CN112504446A - 一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道太阳光光谱观测装置，包括用于接收太阳光的柱状腔体，设置在所述柱状腔体外周侧的多通道测量装置，以及与所述多通道测量装置的数据输出端通讯连接的观测控制中心。本发明能够同时接收太阳光入射光谱和地物反射光谱实现地物的物理特性数据的测量，同时在通过多位置转换结构改变测量通道接收太阳光入射光谱和地物反射光谱的位置，将获得不同位置下太阳光入射光谱和地物反射光谱反馈到观测控制中心分析获得地物的物理特性，避免搬动整体装置调整测量通道的位置，保持测量数据的连贯性和有效性，从而降低测量误差提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及光谱测量技术领域，具体涉及一种多通道的太阳光光谱观测装置及高精度观测方法。
背景技术
自然界各种地物都有各自的光谱特征，具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射，吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性。在地物反射、吸收和透射等物理性质中，使用最普遍最常用的是地物的反射特征。通过遥感手段获取地物反射光谱信息，是定性和定量研究地物特征的重要方式。
目前应用最为广泛的地物光谱仪是美国生产的ASDFieldspe便携式光谱仪，其内部集成350-1000nm和1000-2500nm两个波段范围的传感器，运行稳定便于野外操作，但无法同时观测太阳入射光谱和地物反射光谱，需搭配标准反射板使用，长期自动观测性能欠佳。且光谱分辨率为3nm，已无法满足超光谱分辨率观测的需要。以近年兴起的植被日光诱导叶绿素荧光为例，其观测需要亚纳米级光谱分辨率的光谱仪。同时，Frankenberg等人在“Newgl obalobservationsoftheterrestrialcarboncyclefromGOSAT:Patternsof pl antfluorescencewithgrossprimaryproductivity”一文中提出利用叶绿素荧光遥感估算陆地生态系统生产力的方法，因此在叶绿素荧光应用中，不仅需要超高的光谱分辨率，还需要长期连续的超光谱观测，对地物光谱观测提出了新的要求。
在现有技术中，多通道光谱仪存在的缺陷可总结为以下部分：
1、市面上可用的光谱仪种类有限，且通常只能接收一个光路，若要同时获取太阳入射光和地物反射光，需将一个光路转换为两个；
2、接收光路的测量通道通常采用固定式结构，测量获得的光谱数据始终对应于同一位置无法更改，在寻找光谱规律时需要调整测量位置则进行整个装置搬动会导致由于装置位置的改变测量环境变化致使前段测量数据不具参考价值或误差增大，导致测量过程繁琐且结果准确率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道的太阳光光谱观测装置，以解决现有技术中只能接收一个光路无法同时获取太阳入射光和地物反射光，以及接收光路的测量通道通常采用固定式结构，搬动整个装置调整测量位置使得测量环境变化致使前段测量数据不具参考价值或误差增大，导致结果准确率降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种多通道太阳光光谱观测装置，包括用于接收太阳光的柱状腔体，设置在所述柱状腔体外周侧的多通道测量装置，以及与所述多通道测量装置的数据输出端通讯连接的观测控制中心，其中，
所述多通道测量装置包括从所述柱状腔体侧壁伸入所述柱状腔体内部的多个测量通道，设置于所述测量通道端部的光谱传感元件，以及用于接收所有所述光谱传感元件测量的光谱数据的数据处理模块，所述数据处理模块与所述观测控制中心连接，且所述数据处理模块将预处理后的光谱数据传输至所述观测控制中心进行光谱分析。
作为本发明的一种优选方案，所述柱状腔体包括入射腔体和反射腔体，且在所述入射腔体和反射腔体之间形成用于伸入所述测量通道的环形开口，所述入射腔体位于所述反射腔体的上端且用于直接接收太阳光；
所述多通道测量装置还包括支撑底座，以及设置于所述支撑底座上的多角度转换结构，所有所述测量通道均设置在所述多角度转换结构上，且所述多角度转换结构用于使所述测量通道在所述环形开口内按照预设要求旋转动作以使得所述测量通道端部的光谱传感元件测定不同位置下的光谱数据。
作为本发明的一种优选方案，所述入射腔体和所述反射腔体为相同材质的防亚克力板结构，且同一所述测量通道的端部设置两个所述光谱传感元件，且分别为朝向所述入射腔体的入射光谱传感元件和朝向所述反射腔体的反射光谱传感元件，所述入射腔体用于给所有所述测量通道端部的所述入射光谱传感元件维持一个相同的外界环境，所述反射腔体用于放置待测地物，其中，
在所述测量通道的端部设置有用于将入射光谱传感元件和反射光谱传感元件分隔开的隔板，且在所述隔板朝向所述反射腔体的一侧面边缘设置有用于延伸挡板，所述延伸挡板用于围绕所述反射光谱传感元件以使所述反射光谱传感元件仅接收所述反射腔体内所述待测地物的反射光线。
作为本发明的一种优选方案，所述多角度转换结构包括设置在柱状腔体外周部的转台和设置在所述支撑底座底部的移位机构，所述测量通道位于所述转台的上下边缘处，所述移位机构用于为所述转台提供沿柱状腔体外周部转动的预设驱动力以使得所述测量通道在所述环形开口内按照预设要求旋转动作，所述移位机构包括设置在支撑底座底部的转动电机和设置在转动电机驱动轴外周部的联动环，所述联动环与转台之间通过若干条形连柱构成一体传动结构，所述一体传动结构用于使转动电机的提供的所述预设驱动力依次通过联动环和连柱传导到转台上以驱动转台沿柱状腔体外周部转动。
作为本发明的一种优选方案，所述数据处理模块设置在所述支撑底座的内部，同一测量通道内的与所述数据处理模块相连接，所有测量通道内所述入射光谱传感元件和反射光谱传感元件均通过依次贯穿转台内部、连柱内部和联动环内部的数据线并从联动环朝向支撑底座的一侧穿出进入所述支撑底座内部汇聚连接到所述数据处理模块上，以形成获得所有入射光谱传感元件和反射光谱传感元件测定的光谱数据的传输线路，所述数据处理模块、移位机构通过网络通信与观测控制中心进行数据交互和指令控制。
作为本发明的一种优选方案，所述移位机构提供的所述预设驱动力包括定点驱动力和连续驱动力以分别满足所述光谱数据定点测量和实时测量的需求，所述定点驱动力形成的所述预设要求旋转动作为定点旋转，所述连续驱动力形成的所述预设要求旋转动作为以固定频率连续旋转。
作为本发明的一种优选方案，本发明提供一种用于所述多通道的太阳光光谱观测装置的高精度观测方法，具体包括如下步骤：
步骤S1、将柱状腔体固定到太阳光光谱的观测点，调整柱状腔体朝向以使得柱状腔体顶部朝向太阳光呈最佳观测方位，并将待测地物按照要求放入所述反射腔体中；
步骤S2、太阳光射入柱状腔体内，并直射在所述入射光谱传感元件以及待测地物上，所述入射光谱传感元件获取太阳光光谱数据，所述反射光谱传感元件接收经所述待测地物反射后的反射光，并获取反射光光谱数据；
步骤S3、观测控制中心通过控制多角度转换结构的动作同步改变所有所述测量通道的测量位置，并通过所述数据处理模块获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据；
步骤S4、观测控制中心分别对所有的所述太阳光光谱数据和所述反射光光谱数据进行分析处理，以获取太阳光直射下的第一光谱数据曲线，以及经待测地物反射后的第二光谱数据曲线，并存储作为基础数据；
步骤S5、观测控制中心将所述第一光谱数据曲线和所述第二光谱数据曲线进行拟合，在进一步比较分析，以作为分析待测地物的物理特性的参考数据。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，多角度转换结构改变测量通道测量位置的模式为两种，分别是：一、移位机构提供间歇性的定点驱动力使测量通道呈间歇性定点旋转；二、移位机构提供连续驱动力使测量通道呈固定频率连续旋转，所述测量通道获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据的具体方式为：
步骤S301、移位机构提供间歇性的定点驱动力，测量通道呈间歇性定点旋转在观测控制中心预设的多个测量点上，获得太阳光光谱点数据和反射光光谱点数据；
步骤S302、移位机构提供连续驱动力，测量通道呈固定频率连续旋转获得太阳光光谱实时数据和反射光光谱实时数据。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S4中，观测控制中心获得第一光谱数据曲线和第二光谱数据曲线的具体方式为：
步骤S401、将太阳光光谱点数据和太阳光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线，将太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示太阳光光谱整体规律又能突出太阳光光谱重点特征的第一光谱数据曲线；
步骤S402、将反射光光谱点数据和反射光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线，将反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示反射光光谱整体规律又能突出反射光光谱重点特征的第二光谱数据曲线。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明能够同时接收太阳光入射光谱和地物反射光谱实现地物的物理特性数据的测量，同时在通过多位置转换结构改变测量通道接收太阳光入射光谱和地物反射光谱的位置，将获得不同位置下太阳光入射光谱和地物反射光谱反馈到观测控制中心分析获得地物的物理特性，避免搬动整体装置调整测量通道的位置，保持测量数据的连贯性和有效性，从而降低测量误差提高测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的太阳光光谱观测装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的测量通道俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的多角度转换结构俯视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的高精度观测方法流程图。
图中的标号分别表示如下：
1-柱状腔体；2-多通道测量装置；3-观测控制中心；4-隔板；5-延伸挡板；6-移位机构；7-数据线；
101-入射腔体；102-反射腔体；103-环形开口；
201-测量通道；202-光谱传感元件；203-数据处理模块；204-支撑底座； 205-多角度转换结构；
2021-入射光谱传感元件；2022-反射光谱传感元件；
2051-转台；
301-转台；302-光纤接头；303-安装孔；304-观测窗口；
601-转动电机；602-联动环；603-连柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和3所示，一种多通道太阳光光谱观测装置，包括用于接收太阳光的柱状腔体1，设置在柱状腔体1外周侧的多通道测量装置2，以及与多通道测量装置2的数据输出端通讯连接的观测控制中心3。
观测控制中心3为以MapReduce计算模型为框架组合多个计算主机和服务器构建的具有高性能并行计算能力的大数据分布式系统，可同时并行计算多通道测量装置2获得的多组数据，提高光谱分析效率。
利用太阳光谱可以探测太阳大气的化学成分、温度、压力、运动、结构模型以及形形色色活动现象的产生机制与演变规律，可以认证辐射谱线和确认各种元素的丰度，利用太阳光谱在磁场中的塞曼效应，可以研究太阳的磁场，因此对太阳光光谱采用精细测量，将光谱分割成多个频段进行单独测量，因此多通道测量装置2设置多个测量通道201对太阳光谱各频段进行精细测量，以获取各种隐藏在细微处的特性。
多通道测量装置2包括从柱状腔体1侧壁伸入柱状腔体1内部的多个测量通道201，设置于测量通道201端部的光谱传感元件202，以及用于接收所有光谱传感元件202测量的光谱数据的数据处理模块203，数据处理模块203 与观测控制中心3连接，且数据处理模块203将预处理后的光谱数据传输至观测控制中心3进行光谱分析。
光谱传感元件202可为将光信号转为数据信号的光纤接头或其他具有相同功能的部件，太阳光从柱状腔体1顶部进入柱状腔体1内部而后继续进入多个测量通道201中由光谱传感元件202接收转换成数据信号同步汇总到数据处理模块203中进行同步预处理。
柱状腔体1包括入射腔体101和反射腔体102，且在入射腔体101和反射腔体102之间形成用于伸入测量通道201的环形开口103，入射腔体101位于反射腔体102的上端且用于直接接收太阳光；
入射腔体101与柱状腔体1的顶部距离近，射入的太阳光无损无衰能够测得较好的太阳光光谱，以便作为地物的物理特性中反射、吸收和透射的参考基准。
如图1和2所示，多通道测量装置2还包括支撑底座204，以及设置于支撑底座204上的多角度转换结构205，所有测量通道201均设置在多角度转换结构205上，且多角度转换结构205用于使测量通道201在环形开口103内按照预设要求旋转动作以使得测量通道201端部的光谱传感元件202测定不同位置下的光谱数据。
其中，预设要求旋转动作分为定点旋转和固定频率连续旋转，定点旋转是多角度转换结构205使测量通道201在环形开口103上旋转某个设定角度停止在期望达到的定点位置处，而固定频率连续旋转多角度转换结构205使测量通道201在环形开口103以一个固定速度顺时针或逆时针循环旋转。
入射腔体101和反射腔体102为相同材质的防亚克力板结构，且同一测量通道201的端部设置两个光谱传感元件202，且分别为朝向入射腔体101的入射光谱传感元件2021和朝向反射腔体102的反射光谱传感元件2022，入射腔体101用于给所有测量通道201端部的入射光谱传感元件2021维持一个相同的外界环境，反射腔体102用于放置待测地物。
待测地物对经过表面的太阳光产生吸收、反射和透射作用，因此测量待测地物的反射光线并反射光线进行光谱分析可以掌握待测地物的吸收、反射和透射等物理特性，同一测量通道201中设置的入射光谱传感元件2021和反射光谱传感元件2022具有相同的测量频段，以保证入射光谱传感元件2021 和反射光谱传感元件2022测定的太阳光光谱数据和地物反射光谱数据一一对应，具有相同条件下对应频段的参考价值。
在测量通道201的端部设置有用于将入射光谱传感元件2021和反射光谱传感元件2022分隔开的隔板4，且在隔板4朝向反射腔体102的一侧面边缘设置有用于延伸挡板5，延伸挡板5用于围绕反射光谱传感元件2022以使反射光谱传感元件2022仅接收反射腔体102内待测地物的反射光线，为了避免接收到入射腔体101中的太阳光导致测定的地物反射光谱数据无效。
反射包括衍射和镜面反射等多种情况，即反射光线的测量数据与接收反射光线的位置的不同而不同，因此为研究在不同测量位置下地物反射光线的光谱变化规律，并且为避免直接移动测量柱状腔体1破坏测量条件导致测量连贯性被打断，本发明设置了一种直接使测量通道201旋转保持柱状腔体1 固定的维持测量连贯性的多角度转换结构205。
如图1和3所示，多角度转换结构205包括设置在柱状腔体1外周部的转台2051和设置在支撑底座204底部的移位机构6，测量通道201位于转台 2051的上下边缘处，移位机构6用于为转台2051提供沿柱状腔体1外周部转动的预设驱动力以使得测量通道201在环形开口103内按照预设要求旋转动作，移位机构6包括设置在支撑底座204底部的转动电机601和设置在转动电机601驱动轴外周部的联动环602，联动环602与转台2051之间通过若干条形连柱603构成一体传动结构，一体传动结构用于使转动电机601的提供的预设驱动力依次通过联动环602和连柱603传导到转台2051上以驱动转台 2051沿柱状腔体1外周部转动。
移位机构6提供的预设驱动力包括定点驱动力和连续驱动力以分别满足光谱数据定点测量和实时测量的需求，定点驱动力形成的预设要求旋转动作为定点旋转，连续驱动力形成的预设要求旋转动作为以固定频率连续旋转。
预设驱动力为定点驱动力：转动电机601接收观测控制中心3发送的转动第一预设角度的控制指令，转动电机601产生第一定点驱动力带动联动环 602转动第一预设角度，由于联动环602、转台2051、测量通道201为一体传动结构具有相同的运动状态，则测量通道201转动第一预设角度到达预设的第一测量点，以实现测量通道201的定点旋转，在第一测量点测量完成后，转动电机601接收观测控制中心3发送的转动第二预设角度的控制指令，测量通道201在转动电机601产生的第二定点驱动力的带动下相对于第一预设角度转动第二预设角度达到第二测量点，完成测量通道201间歇式的定点旋转。
预设驱动力为连续驱动力：转动电机601接收观测控制中心3发送的连续转动的控制指令，转动电机601产生连续驱动力带动测量通道201沿环形开口103连续旋转，完成固定频率连续旋转。
数据处理模块203设置在支撑底座204的内部，同一测量通道201内的与数据处理模块203相连接，所有测量通道201内入射光谱传感元件2021和反射光谱传感元件2022均通过依次贯穿转台2051内部、连柱603内部和联动环602内部的数据线7并从联动环602朝向支撑底座204的一侧穿出进入支撑底座204内部汇聚连接到数据处理模块203上，以形成获得所有入射光谱传感元件2021和反射光谱传感元件2022测定的光谱数据的传输线路，数据处理模块203、移位机构6通过网络通信与观测控制中心3进行数据交互和指令控制。
数据线7归纳在转台2051内部、连柱603内部和联动环602内部，避免线路杂乱在转动过程中造成钩绊，影响安全，入射光谱传感元件2021和反射光谱传感元件2022测定到的光谱数据同步沿数据线7传输汇总到数据处理模块203进行同步处理。
如图4所示，基于以上多通道的太阳光光谱观测装置的结构，本发明提供一种用高精度观测方法，具体包括如下步骤：
步骤S1、将柱状腔体固定到太阳光光谱的观测点，调整柱状腔体朝向以使得柱状腔体顶部朝向太阳光呈最佳观测方位，并将待测地物按照要求放入所述反射腔体中；
步骤S2、太阳光射入柱状腔体内，并直射在所述入射光谱传感元件以及待测地物上，所述入射光谱传感元件获取太阳光光谱数据，所述反射光谱传感元件接收经所述待测地物反射后的反射光，并获取反射光光谱数据；
步骤S3、观测控制中心通过控制多角度转换结构的动作同步改变所有所述测量通道的测量位置，并通过所述数据处理模块获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据；
步骤S4、观测控制中心分别对所有的所述太阳光光谱数据和所述反射光光谱数据进行分析处理，以获取太阳光直射下的第一光谱数据曲线，以及经待测地物反射后的第二光谱数据曲线，并存储作为基础数据；
步骤S5、观测控制中心将所述第一光谱数据曲线和所述第二光谱数据曲线进行拟合，在进一步比较分析，以作为分析待测地物的物理特性的参考数据。
所述步骤S3中，多角度转换结构改变测量通道测量位置的模式为两种，分别是：一、移位机构提供间歇性的定点驱动力使测量通道呈间歇性定点旋转；二、移位机构提供连续驱动力使测量通道呈固定频率连续旋转，所述测量通道获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据的具体方式为：
步骤S301、移位机构提供间歇性的定点驱动力，测量通道呈间歇性定点旋转在观测控制中心预设的多个测量点上，获得太阳光光谱点数据和反射光光谱点数据；
步骤S302、移位机构提供连续驱动力，测量通道呈固定频率连续旋转获得太阳光光谱实时数据和反射光光谱实时数据。
其中，测量通道呈间歇性定点旋转在观测控制中心预设的多个测量点上，能够获取多个关键点的数据，但仅仅根据多个关键点的数据拟合出光谱数据曲线，拟合精度差；测量通道呈固定频率连续旋转能够获取数量足够多的数据用于拟合出表征光谱整体规律的光谱数据曲线，但难以显示关键点细节，因此将测量通道呈间歇性定点旋转和测量通道呈固定频率连续旋转相结合获得数量足够多的数据的同时获得关键点数据，用以拟合出既能展示光谱整体规律又能突出光谱重点特征的光谱数据曲线。
所述步骤S4中，观测控制中心获得第一光谱数据曲线和第二光谱数据曲线的具体方式为：
步骤S401、将太阳光光谱点数据和太阳光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线，将太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示太阳光光谱整体规律又能突出太阳光光谱重点特征的第一光谱数据曲线；
步骤S402、将反射光光谱点数据和反射光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线，将反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示反射光光谱整体规律又能突出反射光光谱重点特征的第二光谱数据曲线。
本发明能够同时接收太阳光入射光谱和地物反射光谱实现地物的物理特性数据的测量，同时在通过多位置转换结构改变测量通道接收太阳光入射光谱和地物反射光谱的位置，将获得不同位置下太阳光入射光谱和地物反射光谱反馈到观测控制中心分析获得地物的物理特性，避免搬动整体装置调整测量通道的位置，保持测量数据的连贯性和有效性，从而降低测量误差提高测量精度。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多通道太阳光光谱观测装置，其特征在于：包括用于接收太阳光的柱状腔体(1)，设置在所述柱状腔体(1)外周侧的多通道测量装置(2)，以及与所述多通道测量装置(2)的数据输出端通讯连接的观测控制中心(3)，其中，
所述多通道测量装置(2)包括从所述柱状腔体(1)侧壁伸入所述柱状腔体(1)内部的多个测量通道(201)，设置于所述测量通道(201)端部的光谱传感元件(202)，以及用于接收所有所述光谱传感元件(202)测量的光谱数据的数据处理模块(203)，所述数据处理模块(203)与所述观测控制中心(3)连接，且所述数据处理模块(203)将预处理后的光谱数据传输至所述观测控制中心(3)进行光谱分析。
2.根据权利要求1所述的一种多通道太阳光光谱观测系统，其特征在于，
所述柱状腔体(1)包括入射腔体(101)和反射腔体(102)，且在所述入射腔体(101)和反射腔体(102)之间形成用于伸入所述测量通道(201)的环形开口(103)，所述入射腔体(101)位于所述反射腔体(102)的上端且用于直接接收太阳光；
所述多通道测量装置(2)包括支撑底座(204)，以及设置于所述支撑底座(204)上的多角度转换结构(205)，所有所述测量通道(201)均设置在所述多角度转换结构(205)上，且所述多角度转换结构(205)用于使所述测量通道(201)在所述环形开口(103)内按照预设要求旋转动作以使得所述测量通道(201)端部的光谱传感元件(202)测定不同位置下的光谱数据。
3.根据权利要求2所述的一种多通道太阳光光谱观测系统，其特征在于，所述入射腔体(101)和所述反射腔体(102)为相同材质的防亚克力板结构，且同一所述测量通道(201)的端部设置两个所述光谱传感元件(202)，且分别为朝向所述入射腔体(101)的入射光谱传感元件(2021)和朝向所述反射腔体(102)的反射光谱传感元件(2022)，所述入射腔体(101)用于给所有所述测量通道(201)端部的所述入射光谱传感元件(2021)维持一个相同的外界环境，所述反射腔体(102)用于放置待测地物，其中，
在所述测量通道(201)的端部设置有用于将入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)分隔开的隔板(4)，且在所述隔板(4)朝向所述反射腔体(102)的一侧面边缘设置有用于延伸挡板(5)，所述延伸挡板(5)用于围绕所述反射光谱传感元件(2022)以使所述反射光谱传感元件(2022)仅接收所述反射腔体(102)内所述待测地物的反射光线。
4.根据权利要求3所述的一种多通道太阳光光谱观测系统，其特征在于，所述多角度转换结构(205)包括设置在柱状腔体(1)外周部的转台(2051)和设置在所述支撑底座(204)底部的移位机构(6)，所述测量通道(201)位于所述转台(2051)的上下边缘处，所述移位机构(6)用于为所述转台(2051)提供沿柱状腔体(1)外周部转动的预设驱动力以使得所述测量通道(201)在所述环形开口(103)内按照预设要求旋转动作，所述移位机构(6)包括设置在支撑底座(204)底部的转动电机(601)和设置在转动电机(601)驱动轴外周部的联动环(602)，所述联动环(602)与转台(2051)之间通过若干条形连柱(603)构成一体传动结构，所述一体传动结构用于使转动电机(601)的提供的所述预设驱动力依次通过联动环(602)和连柱(603)传导到转台(2051)上以驱动转台(2051)沿柱状腔体(1)外周部转动。
5.根据权利要求4所述的一种多通道太阳光光谱观测系统，其特征在于，所述数据处理模块(203)设置在所述支撑底座(204)的内部，同一测量通道(201)内的与所述数据处理模块(203)相连接，所有测量通道(201)内所述入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)均通过依次贯穿转台(2051)内部、连柱(603)内部和联动环(602)内部的数据线(7)并从联动环(602)朝向支撑底座(204)的一侧穿出进入所述支撑底座(204)内部汇聚连接到所述数据处理模块(203)上，以形成获得所有入射光谱传感元件(2021)和反射光谱传感元件(2022)测定的光谱数据的传输线路，所述数据处理模块(203)、移位机构(6)通过网络通信与观测控制中心(3)进行数据交互和指令控制。
6.根据权利要求1所述的一种多通道太阳光光谱观测系统，其特征在于，所述移位机构(6)提供的所述预设驱动力包括定点驱动力和连续驱动力以分别满足所述光谱数据定点测量和实时测量的需求，所述定点驱动力形成的所述预设要求旋转动作为定点旋转，所述连续驱动力形成的所述预设要求旋转动作为以固定频率连续旋转。。
7.一种用于权利要求1-6任一项的所述多通道的太阳光光谱观测装置的高精度观测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤S1、将柱状腔体固定到太阳光光谱的观测点，调整柱状腔体朝向以使得柱状腔体顶部朝向太阳光呈最佳观测方位，并将待测地物按照要求放入所述反射腔体中；
步骤S2、太阳光射入柱状腔体内，并直射在所述入射光谱传感元件以及待测地物上，所述入射光谱传感元件获取太阳光光谱数据，所述反射光谱传感元件接收经所述待测地物反射后的反射光，并获取反射光光谱数据；
步骤S3、观测控制中心通过控制多角度转换结构的动作同步改变所有所述测量通道的测量位置，并通过所述数据处理模块获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据；
步骤S4、观测控制中心分别对所有的所述太阳光光谱数据和所述反射光光谱数据进行分析处理，以获取太阳光直射下的第一光谱数据曲线，以及经待测地物反射后的第二光谱数据曲线，并存储作为基础数据；
步骤S5、观测控制中心将所述第一光谱数据曲线和所述第二光谱数据曲线进行拟合，在进一步比较分析，以作为分析待测地物的物理特性的参考数据。
8.根据权利要求7所述的一种高精度观测方法，其特征在于，所述步骤S3中，多角度转换结构改变测量通道测量位置的模式为两种，分别是：一、移位机构提供间歇性的定点驱动力使测量通道呈间歇性定点旋转；二、移位机构提供连续驱动力使测量通道呈固定频率连续旋转，所述测量通道获取每个所述测量通道在不同所述测量位置时的太阳光光谱数据和反射光光谱数据的具体方式为：
步骤S301、移位机构提供间歇性的定点驱动力，测量通道呈间歇性定点旋转在观测控制中心预设的多个测量点上，获得太阳光光谱点数据和反射光光谱点数据；
步骤S302、移位机构提供连续驱动力，测量通道呈固定频率连续旋转获得太阳光光谱实时数据和反射光光谱实时数据。
9.根据权利要求8所述的一种高精度观测方法，其特征在于，所述步骤S4中，观测控制中心获得第一光谱数据曲线和第二光谱数据曲线的具体方式为：
步骤S401、将太阳光光谱点数据和太阳光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线，将太阳光光谱点数据曲线和太阳光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示太阳光光谱整体规律又能突出太阳光光谱重点特征的第一光谱数据曲线；
步骤S402、将反射光光谱点数据和反射光光谱实时数据分别进行曲线绘制获得反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线，将反射光光谱点数据曲线和反射光光谱实时数据曲线进行拟合获得既能展示反射光光谱整体规律又能突出反射光光谱重点特征的第二光谱数据曲线。
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