CN112857459A - 定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台，第一无人/有人值守观测系统实时获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器；第二无人/有人值守观测系统实时获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器；四维轨道塔吊观测系统实时获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存；四维轨道塔吊观测系统实时获取塔吊设备的目标地物第四信息，并进行本地保存且记录实时时间信息；四维轨道塔吊观测系统筛选出至少部分目标地物第四信息作为协同信息并进行本地保存；四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息。本发明运行系统性强、协同性良好、观测效率高、数据实时精准。

Description

定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台
技术领域
本发明涉及遥感观测地面试验技术领域，具体地涉及一种定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台。
背景技术
遥感在国计民生重中的显著作用越来越突出，遥感技术是欧美发达国家对中国进行技术制裁的常备选项。定量遥感地面观测实验设备是遥感研究不可缺少的组成部分，实验设备对遥感科学现象、规律的发现以及理论的创造非常重要。通过大型遥感科学实验装置，自主获取目标地物的遥感及其它属性配套参数连续时空信息，就能够独立开发和改进定量遥感模型，将其应用于遥感卫星影像数据的定量遥感产品反演，生产出从小区域到全球的不同尺度定量遥感产品，通过遥感方式，增强我国在生态保护、气候变化和农业生产等方面的治理能力，体现中国全球治理水平。
但是，当前国内外在定量遥感试验大型观测平台和方法还很匮乏，观测试验所获得的数据系统性差、精度低、创新型发现少，并且观测自动化程度不高，消耗大量人力和物力，特别是受观测视场小、协同度低和时间不连续的影响，严重限制的期望数据的获取，制约了定量遥感产品正、反演模型的研发，降低了我国卫星遥感在农业、林业和生态等行业领域应用度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统性强、协同性良好、观测效率高、以及数据实时精准的定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种定量遥感地面试验协同观测方法，该方法包括以下步骤：
第一无人/有人值守观测系统从远地端实时获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器；
第二无人/有人值守观测系统从近地端实时获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器；
四维轨道塔吊观测系统实时获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存；
四维轨道塔吊观测系统实时获取塔吊设备的目标地物第四信息，并进行本地保存且记录实时时间信息；
四维轨道塔吊观测系统筛选出至少部分目标地物第四信息作为协同信息并进行本地保存；
四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种定量遥感地面试验协同观测平台，包括远端服务器，还包括位于观测样本区的第一无人/有人值守观测系统、第二无人/有人值守观测系统和四维轨道塔吊观测系统。
第一无人/有人值守观测系统，用于从远地端获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器。
第二无人/有人值守观测系统，用于从近地端获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器。
四维轨道塔吊观测系统，用于获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存，还用于获取塔吊设备的目标地物第四信息并进行本地保存和显示。
本发明提供了一种定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台，第一无人/有人值守观测系统从远地端实时获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器；第二无人/有人值守观测系统从近地端实时获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器；四维轨道塔吊观测系统实时获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存；四维轨道塔吊观测系统实时获取塔吊设备的目标地物第四信息，并进行本地保存且记录实时时间信息；四维轨道塔吊观测系统筛选出至少部分目标地物第四信息作为协同信息并进行本地保存；四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息。本发明通过实时获取目标地物第一信息、目标地物第二信息、目标地物第三信息和目标地物第四信息，或其他目标作物和/或地物参数信息、目标配套设备参数信息和环境监测参数信息，并及时的记录时间信息，对相关信息进行保存，方便试验研究人员进行实时查看，也为试验研究人员后期获取对应信息提供参考位置和时间信息，且方便进行对应信息的处理，保证信息的详实性和时效性，实现多波段、多尺度的定量遥感协同试验观测。本发明的第一无人/有人值守观测系统、第二无人/有人值守观测系统配合四维轨道塔吊观测系统在观测样本区内实现遥感与地面设备的时间协同自动观测，另外，对相应的参数信息进行实时的自动记录保存，可实现不同时间，同区域、同方位、同角度、同目标作物和/或地物相同位置的多次空间协同观测，且观测方法方式多样化，可承担目标作物和/或地物反射、辐射和发射特性观测及配套参数的精细观测试验。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明的定量遥感地面试验协同观测方法的流程示意图。
图2是本发明的定量遥感地面试验协同观测方法的流程示意图。
图3是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的模块示意图。
图4是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的示意图。
图5是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的遥感云台的示意图。
图6是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的示意图。
图7是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的土壤观测系统的示意图。
图8是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的上下行辐射观测系统的示意图。
图9是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的植被观测系统的示意图。
图中：远端服务器100、观测样本区200、第一无人/有人值守观测系统300、第二无人/有人值守观测系统400、土壤观测系统410、自标定热通量板411、土壤温湿盐传感器412、水势传感器413、上下行辐射观测系统420、长波辐射表421、太阳总辐射表422、宽波段紫外线探测器423、高光谱仪器424、植被观测系统430、植被状态无人值守测定仪431、植被株高无人值守测定仪432、杆式光量子传感器433、叶面湿度传感器434、四维轨道塔吊观测系统500、塔吊运行系统510、塔吊监控系统520、遥感系统530、几何靶标矩阵540、塔吊导轨511、塔身512、塔臂513、滑车514、遥感云台515、操控室516、自适应卷线器517、靶标541。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1、2，图1是本发明的定量遥感地面试验协同观测方法的流程示意图，图2是本发明的定量遥感地面试验协同观测方法的流程示意图。
本发明提供了一种定量遥感地面试验协同观测方法，该方法包括以下步骤：
S101：第一无人/有人值守观测系统从远地端实时获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器；
S102：第二无人/有人值守观测系统从近地端实时获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器；
S103：四维轨道塔吊观测系统实时获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存；
S104：四维轨道塔吊观测系统实时获取塔吊设备的目标地物第四信息，并进行本地保存且记录实时时间信息；
S105：四维轨道塔吊观测系统筛选出至少部分目标地物第四信息作为协同信息并进行本地保存；
S106：四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息。
进一步地，所述四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息具体包括：
S201：塔吊的塔身根据协同信息移动至预设地面位置；
S202:塔吊的塔臂根据协同信息转动至预设角度位置；
S203:塔吊的滑车根据协同信息移动至预设塔臂位置；
S204:塔吊的遥感云台根据协同信息升降至预设高度位置；
S205：遥感云台搭载的遥感传感器模组根据协同信息调整至预设方位和角度位置；
S206：遥感传感器模组实时获取目标地物第三信息。
进一步地，所述目标地物第一信息包含整个观测样本区的作物和/或地物信息；
所述目标地物第二信息包含目标观测样本区的作物和/或地物信息；
所述目标地物第三信息包含遥感云台搭载的遥感传感器模组探测的遥感电磁波成像/非成像信息；
所述目标地物第四信息包含塔吊的目标设备参数信息、塔吊周围环境参数信息。
需要说明的是，作物和/或地物信息可以是植被信息或非植被信息，植被信息包括植被作物本身，或植被组成的树林、林区，非植被信息包括的地物信息如水体、裸露地表、水泥地面以及人工制作的模型等物体信息。目标地物第一信息、目标地物第二信息、目标地物第三信息和目标地物第四信息是对相同地物目标在同一时间协同获取的信息；时间连续的信息组成多时相协同观测信息集，具有相同空间位置的多时相光谱和配套参数数据分别组成该像元电磁波时间谱和配套参数数据时间谱，用于地物目标电磁波特性的提取和定量遥感模型的构建。
具体地，目标地物第一信息包括遥感影像、大气参数及其廓线，遥感影像的波段范围包括可见光、近红外、中红外、热红外和微波，遥感的方式可以是主动遥感，也可以是被动遥感。大气参数包括直射和散射辐射、上下行长波辐射、上下行短波辐射、下行紫外辐射、上下行光合有效辐射、地表辐射温度以及大气温度、湿度、气压、风速、风向、二氧化碳浓度。
具体地，目标地物第二信息包括土壤水分含量、土壤温度、土壤热通量、土壤水势等可探测土壤属性，大气的直射和散射辐射、上下行长波辐射、上下行短波辐射、下行紫外辐射、上下行光合有效辐射、地表辐射温度以及大气温度、湿度、气压、风速、风向、二氧化碳浓度，植被的覆盖度、叶面积指数、株高、叶片温度和湿度以及植被冠层底部光合有效辐射，可见光近红外光谱。
具体地，目标地物第三信息包括成像和非常的从可见光、近红外、中红外、热红外到微波的遥感信息。
具体地，所述目标配套设备参数信息包括塔身位移参数信息、塔臂转幅数据参数信息、滑车行走数据参数信息、云台升降数据参数信息和标定杆升降数据参数信息中的一种或多种，以及第一无人/有人值守观测系统、第二无人/有人值守观测系统的具体位置和方位。
可理解地，遥感传感器模组包括CCD相机、多光谱相机、热红外相机、中红外相机、微波辐射计中的一种或多种。遥感传感器模组可采用各类型地面遥感试验传感器以及模拟卫星和航空观测的仪器，且可将上述遥感传感器模组搭载于多角度观测台上，采用本地保存传输的自动观测技术，节省人力物力，观测方法方式多样化，可集成可见光、热红外、中红外、微波辐射和散射的全波段观测能力，可承担目标作物和/或地物反射、辐射和发射特性观测及配套参数的精细实时观测试验，提高在农业、林业和生态等领域的应用前景。所述塔吊周围环境参数信息包括风速风向数据参数信息、大气温湿度数据参数信息中的一种或多种。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
具体地，实际观测过程中，首先需要第一无人/有人值守观测系统对整个观测样本区进行观测从而获取目标地物第一信息，试验研究人员通过目标地物第一信息可以分析出观测样本区的不同区域的作物不同，且不同区域内的不同作物的生长状况不同，从而可以根据需求从整个观测样本区中筛选出目标观测样本区，然后通过第二无人/有人值守观测系统从目标观测样本区获取目标地物第二信息。
具体地，协同信息为部分目标设备参数信息，其包含有时间、位置信息，具体操作方式为：首次下午的五点钟四维轨道塔吊观测系统在某个区域、某个方位、某个角度对某植被进行观测得到所需信息，此时该四维轨道塔吊观测系统的各结构、设备的目标设备参数信息进行了本地保存并作为协同信息，以后的每天下午的五点钟，该四维轨道塔吊观测根据该协同信息移动至首次观测时相同的区域、相同方位并以相同的角度对同一植被进行观测。
本发明通过实时获取目标地物第一信息、目标地物第二信息、目标地物第三信息和目标地物第四信息，或其他目标作物和/或地物参数信息、目标配套设备参数信息和环境监测参数信息，并及时的记录时间信息，对相关信息进行保存，方便试验研究人员进行实时查看，也为试验研究人员后期获取对应信息提供参考位置和时间信息，且方便进行对应信息的处理，保证信息的详实性和时效性，实现多波段、多尺度的定量遥感协同试验观测。本发明的第一无人/有人值守观测系统、第二无人/有人值守观测系统配合四维轨道塔吊观测系统在观测样本区内实现遥感与地面设备的时间协同自动观测，另外，对相应的参数信息进行实时的自动记录保存，可实现不同时间，同区域、同方位、同角度、同目标作物和/或地物相同位置的多次空间协同观测，且观测方法方式多样化，可承担目标作物和/或地物反射、辐射和发射特性观测及配套参数的精细观测试验。
请参考图3、6，图3是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的模块示意图，图6是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的示意图。
本发明提供的定量遥感地面试验协同观测平台，采用上述实施例的定量遥感地面试验协同观测方法运行。
本发明提供的定量遥感地面试验协同观测平台，包括远端服务器100，还包括位于观测样本区200的第一无人/有人值守观测系统300、第二无人/有人值守观测系统400和四维轨道塔吊观测系统500。
第一无人/有人值守观测系统300，用于从远地端获取观测样本区200的目标地物第一信息并反馈至远端服务器100。
第二无人/有人值守观测系统400，用于从近地端获取观测样本区200的目标地物第二信息并反馈至远端服务器100。
四维轨道塔吊观测系统500，用于获取观测样本区200的目标地物第三信息并进行本地保存，还用于获取塔吊设备的目标地物第四信息并进行本地保存和显示。
进一步地，所述第一无人/有人值守观测系统300包括位于观测样本区200空间区域内的携带遥感传感器的无人机模组，所述无人机模组与所述远端服务器100之间通讯连接。
进一步地，无人机模组由高空无人机、中空无人机、低空无人机和/或探空气球组成，所述高空无人机、中空无人机、低空无人机和/或探空气球均用于获取观测样本区200的目标地物第一信息。
请参考图7、8、9，图6是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的示意图，图7是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的土壤观测系统的示意图，图8是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的上下行辐射观测系统的示意图，图9是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的植被观测系统的示意图。
进一步地，本发明的所述第二无人/有人值守观测系统400包括土壤观测系统410、上下行辐射观测系统420和植被观测系统430。
土壤观测系统410，包括埋设于观测样本区200地面之下的自标定热通量板411、土壤温湿盐传感器412和水势传感器413，所述自标定热通量板411、土壤温湿度传感器和水势传感器413均与所述远端服务器100之间通讯连接。
上下行辐射观测系统420，包括长波辐射表421、太阳总辐射表422、宽波段紫外线探测器423和高光谱仪器424，所述长波辐射表421、太阳总辐射表422、宽波段紫外线探测器423和高光谱仪器424均与所述远端服务器100之间通讯连接。
植被观测系统430，包括植被状态无人值守测定仪431、植被株高无人值守测定仪432、杆式光量子传感器433和叶面湿度传感器434，所述植被状态无人值守测定仪431、植被株高无人值守测定仪432、杆式光量子传感器433和叶面湿度传感器434均与所述远端服务器100之间通讯连接。
具体地，所述植被状态无人值守测定仪431用于获取植被冠层图像、覆盖度和叶面积指数，杆式光量子传感器433用于获取植被冠层吸收性光合有效辐射，叶面湿度传感器434用于获取植被的叶面湿度。
具体地，所述植被株高无人值守测定仪432包括侧向获取目标作物的激光雷达，还包括有带动所述激光雷达进行升降的激光升降装置，还包括有用于测定所述激光雷达距离地面高度的单点激光测距装置。激光雷达和单点激光测距装置可通过升降装置进行高度自动调节，当激光雷达呈360°旋转上升，可获取到激光雷达周围所有植被的激光反射点云信息，并反馈到远端服务器100。同时单点激光测距装置会实时获取激光雷达的高度信息，并反馈到远端服务器100。远端服务器100会对相关的信息进行处理，从而将激光反射点云信息和激光雷达的高度对应起来。并且，远端服务器100可根据激光反射点云信息的特性，根据不同的空间坐标将激光反射点云信息进一步进行筛选。激光反射点云信息为点云数据，点云数据是由激光束照射到物体表面，反射的激光会携带方位、距离等信息，若将激光束按照设定轨迹进行扫描，便会边扫描便记录到反射的激光点信息，由于扫描角度步长可调整，能够得到不同要求的激光点，因此形成激光点云，得到点云数据。因此，当激光雷达上升到一定高度，激光雷达测定的植被反射回来的激光发射点云信息符合预设激光反射点云信息，即激光反射点云信息包含的点云数据小于某个范围或没有点云数据时，则可判断该位置处于植被顶端，而此时激光雷达扫描高度即为植被的高度。植被株高无人值守测定仪432还包括垂向获取目标作物和/或地物参数信息的垂直激光测距系统，垂直激光测距系统通过射出激光光线至目标作物和/或地物，计算其反射回来的时间等参数来获取到地面以及到植被顶端的距离，从而运算出植被的高度。
请参考图3、4、5，图3是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的模块示意图，图4是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的示意图，图5是本发明的定量遥感地面试验协同观测平台的塔吊运行系统的遥感云台的示意图。
进一步地，本发明的四维轨道塔吊观测系统500包括塔吊运行系统510、塔吊监控系统520、遥感系统530和几何靶标矩阵540。
塔吊运行系统510，包括设置于观测样本区200地面的塔吊导轨511，还包括位于塔吊导轨511上且可移动的塔吊，所述塔吊包括安装在所述塔吊导轨511上的塔身512、以及通过回转结构安装于塔身512上的塔臂513，所述塔臂513上设置有可移动的滑车514。
塔吊监控系统520，包括安装在所述塔身512、塔臂513和滑车514上的监控监测传感器模组。
遥感系统530，包括吊装在所述滑车514上的遥感云台515，所述遥感云台515上搭载有遥感传感器模组。
几何靶标矩阵540，包括设置于观测样本区200地面的至少一个靶标541，所述靶标541呈设定规律分布于地面且组成靶标矩阵。
进一步地，所述塔吊运行系统510还包括安装在所述塔身512上的操控室516，所述操控室516装配有PCL主控器和供电箱。
所述PLC主控器用于控制塔吊的移动、滑车514的移动和遥感云台515的升降，所述PLC主控器还用于接收所述监控监测传感器模组反馈来的信息，所述PLC主控器和远端服务器100之间通讯连接。
具体地，操控室516系统包括PLC主控器，还包括与所述PLC主控器电性连接的人机交互显示器和供电箱，所述PLC主控器用于处理所述人机交互显示器录入的信息并作出对应的响应，所述人机交互显示器还用于显示目标地物第四信息、协同信息等各项参数、数据和图像信息。供电箱用于连接总电源并为塔吊整个供电。PLC为一种可编程逻辑控制器，实质为一种专用于工业控制的计算机，本发明涉及的PLC控制器可采用市面常见的PLC控制器，并编入所需的参数和程序即可。
具体地，回转结构和滑车514上分别设置有与所述PLC主控器通讯连接的第一PLC控制器和第二PLC控制器，PLC控制器根据指令发送控制信号给第一PLC控制器或第二PLC控制器，从而控制回转结构带动塔臂513转动至对应的位置，或者控制滑动沿着塔臂513移动至对应的位置，另外，还可控制滑车514上的升降装置，调节吊装在滑车514下方的遥感云台515的高度。通过PLC主控器来完成塔吊整体的运行，从而实现遥感传感器模组在观测样本区200内的位置调整。
进一步地，所述遥感云台515上还搭载有与所述遥感传感器模组电性连接的工控机，所述遥感云台515上还搭载有自适应卷线器517，所述供电箱的供电线缆由塔吊上引至所述自适应卷线器517后连接所述遥感传感器模组。
具体地，工控机用于控制遥感传感器模组，且遥感传感器模组获取到的各种参数信息可通过工控机进行保存，工控机的供电由塔身512上的操控室516内的供电箱提供。供电箱引出的供电线缆，首先沿着塔身512、塔臂513铺设，然后由滑车514上引导至遥感云台515后经过自适应卷线器517为工控机和遥感传感器模组供电。
可理解地，四维轨道塔吊观测系统500运作时吊动遥感云台515在观测样本区200地面上方的空间内自由移动，实现遥感云台515上遥感传感器模组多方位进行信息的观测，配合定点安装于塔吊下方且组成靶标矩阵的多个几何靶标541，实现对遥感云台515的几何位置的精确校正，提高遥感云台515上遥感传感器模组的观测信息的准确性。另外，遥感云台515还设置有自适应卷线器517，当遥感云台515被吊动移动时，将遥感云台515与塔吊之间的供电线缆进行自动回卷，可自动调整供电线缆的收放速度，配合遥感云台515升降过程中的速度，达到及时放线和收线的目的，供电线缆安装合理有序，避免供电线缆出现耷拉或拉断的现象，提高了供电线缆的使用寿命。有效避免了遥感云台515移动时，自适应卷线器517的转动轴由于缠绕的供电线缆变厚或变薄，引起收放线过快或过慢，从而导致供电线缆发生耷拉或拉断的现象，本发明的实验设备的供电线缆安装合理有序。
可理解地，自适应卷线器517用于将遥感云台515与滑车514之间的供电线缆进行自动回卷，因此，自适应卷线器517可安装在滑车514、遥感云台515两者中任意一个上，或者通过升降线缆吊装在滑车514和遥感云台515之间。当自适应卷线器517吊装在滑车514和遥感云台515之间时，无需设置安装拆卸结构，采购现有的设备即可，可节省成本；当自适应卷线器517安装在滑车514或者遥感云台515上时，可直接采用螺丝、固定板的方式进行固定，或者其他安装拆卸方便的固定结构。
可理解地，常用的塔吊在滑车514的升降装置下会设置有吊钩，遥感云台515采用云台固定结构可直接安装在吊钩上。当自适应卷线器517固定在吊钩上时，拆装遥感云台515无需拆装自适应卷线器517，只需将自适应卷线器517伸至遥感云台515的供电线缆部分拔下即可。
需要说明的是，自适应卷线器517可采用市面常见的自动卷线器，自适应卷线器517一端伸出的供电线缆可自适应伸缩，自适应卷线器517另一端伸出的供电线缆不可伸缩。当吊钩上安装两个自适应卷线器517时，两个自适应卷线器517的供电线缆不可伸缩的一端连接，其中一个自适应卷线器517的供电线缆可伸缩的一端引至滑车514，另一个自适应卷线器517的供电线缆可伸缩的一端引至遥感云台515，可配合当遥感云台515的位置需要调整时，自动适应这一部分的供电线缆的伸缩。
进一步地，所述靶标541包括可升降的标定杆，所述标定上安装有标定板，所述标定板为黑白棋格板。
可理解地，黑白棋格板不仅可作用于遥感云台515的几何位置校正，还可用于观测采集时的位置标定作用，随着植株的生长，标定杆可向上升高，从而带动黑白棋格板上移，标定杆上可配备植株测高装置，当作物由于自然生长变高后，标定杆过检测作物的当前高度，将黑白棋格板升至作物对应的高度，配合遥感云台515上的遥感传感器模组进行观测采集。进一步的，在进行植被生长参数测算时，可拍摄包含黑白棋格板和植被的图形，以黑白棋格板的尺寸为基准，对植被的生长参数进行测算。
具体地，塔吊监控系统520包括安装在所述塔身512、塔臂513和滑车514上的监控监测传感器模组。其中监控监测传感器模组包括若干个大气温湿度气压传感器、风速传感器，用于实时监测塔吊周围环境的大气温度、湿度和气压，以及塔吊周围环境的风速和风向。监控监测传感器模组采用多种传感器单独或组合使用，用于采集塔吊工作环境中的温度、风力信息，当环境温度、风力超过预设值时，为避免对塔吊造成损坏或者对塔吊的观测工作造成影响，停止工作，提高设备实用寿命。另外的传感器的安装位置可根据需求，安装于塔身512、塔臂513上，或者其他系统、装置上，用于对塔吊的工作状态进行实时监测，并且通过显示模块可实时查看，有利于人们对平台进行管理、监控和维护。另外，还可在塔身512和塔臂513上设置限位传感器，当塔吊运行过程中出现转动、移动失误、以及到达障碍规避区时，会实时进行报警，方便人们反应和处理
本发明的定量遥感地面试验观测系统中各系统、模块之间，例如工控机和远端服务器100之间的通讯，可以采用433M低频无线通讯的方式进行数据、信息交互。
本发明的四维轨道塔吊观测系统500可搭载各类型地面遥感试验传感器、模拟卫星和航空观测仪器，集成可见光、热红外、微波辐射和散射的全波段观测能力，配合塔吊在观测样本区200域内实现多角度、多方位全面精准的自动观测。同时配合第一无人/有人值守观测系统300、第二无人/有人值守观测系统400实现对观测样本区200域内的目标作物和/或地物的自动观测。另外，对所有设备的相应的参数信息进行实时的自动记录保存，可实现不同时间，同区域、同方位、同角度、同目标作物和/地物相同位置的多次协同观测，节省人力物力，且观测方法方式多样化，可承担目标作物和/或地物反射、辐射和发射特性观测及配套参数的精细实时观测试验，提高在农业、林业和生态等领域的应用前景。
另外，定量遥感地面观测实验设备是遥感研究不可缺少的组成部分，对地物目标的反射、辐射和发射现象、规律的发现以及理论的创造非常重要，当前，除本申请涉及情况外，国内外还没一套完善的定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台。通过本申请所涉及的方法和观测平台，能够形成三位一体的协同观测能力，包括不同空间高度的遥感协同观测、遥感传感器的协同观测以及遥感与地物配套参数的协同观测。协同观测的目标通过不同空间高度、不同波段和不同属性参数，对相同地物目标在同一时空的信息获取，并且通过获取准确的空间信息，实现不同时间空间对同一空间地物的时间序列信息获取。因此，通过定量遥感地面试验协同观测方法及观测平台的建立，就能够实现对地观测目标地物的遥感及其它属性配套参数连续时空信息获取，独立开发和改进定量遥感模型，提供独立可控的数据支持。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种定量遥感地面试验协同观测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一无人/有人值守观测系统从远地端实时获取观测样本区的目标地物第一信息并反馈至远端服务器；
第二无人/有人值守观测系统从近地端实时获取观测样本区的目标地物第二信息并反馈至远端服务器；
四维轨道塔吊观测系统实时获取观测样本区的目标地物第三信息并进行本地保存；
四维轨道塔吊观测系统实时获取塔吊设备的目标地物第四信息，并进行本地保存且记录实时时间信息；
四维轨道塔吊观测系统筛选出至少部分目标地物第四信息作为协同信息并进行本地保存；
四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息。
2.如权利要求1所述的定量遥感地面试验协同观测方法，其特征在于，所述四维轨道塔吊观测系统根据协同信息移动至对应的位置重复获取目标地物第三信息具体包括：
塔吊的塔身根据协同信息移动至预设地面位置；
塔吊的塔臂根据协同信息转动至预设角度位置；
塔吊的滑车根据协同信息移动至预设塔臂位置；
塔吊的遥感云台根据协同信息升降至预设高度位置；
遥感云台搭载的遥感传感器模组根据协同信息调整至预设方位和角度位置；
遥感传感器模组实时获取目标地物第三信息。
3.如权利要求2所述的定量遥感地面试验协同观测方法，其特征在于，所述目标地物第一信息包含整个观测样本区的作物和/或地物信息；
所述目标地物第二信息包含目标观测样本区的作物和/或地物信息；
所述目标地物第三信息包含遥感云台搭载的遥感传感器模组探测的遥感电磁波成像/非成像信息；
所述目标地物第四信息包含塔吊的目标设备参数信息、塔吊周围环境参数信息。
4.一种定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，包括远端服务器(100)，还包括位于观测样本区(200)的第一无人/有人值守观测系统(300)、第二无人/有人值守观测系统(400)和四维轨道塔吊观测系统(500)；
第一无人/有人值守观测系统(300)，用于从远地端获取观测样本区(200)的目标地物第一信息并反馈至远端服务器(100)；
第二无人/有人值守观测系统(400)，用于从近地端获取观测样本区(200)的目标地物第二信息并反馈至远端服务器(100)；
四维轨道塔吊观测系统(500)，用于获取观测样本区(200)的目标地物第三信息并进行本地保存，还用于获取塔吊设备的目标地物第四信息并进行本地保存和显示。
5.如权利要求4所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述第一无人/有人值守观测系统(300)包括位于观测样本区(200)空间区域内的携带遥感传感器的无人机模组，所述无人机模组与所述远端服务器(100)之间通讯连接；
无人机模组由高空无人机、中空无人机、低空无人机和/或探空气球组成，所述高空无人机、中空无人机、低空无人机和/或探空气球均用于获取观测样本区(200)的目标地物第一信息。
6.如权利要求5所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述第二无人/有人值守观测系统(400)包括土壤观测系统(410)、上下行辐射观测系统(420)和植被观测系统(430)；
土壤观测系统(410)，包括埋设于观测样本区(200)地面之下的自标定热通量板(411)、土壤温湿盐传感器(412)和水势传感器(413)，所述自标定热通量板(411)、土壤温湿度传感器和水势传感器(413)均与所述远端服务器(100)之间通讯连接；
上下行辐射观测系统(420)，包括长波辐射表(421)、太阳总辐射表(422)、宽波段紫外线探测器(423)和高光谱仪器(424)，所述长波辐射表(421)、太阳总辐射表(422)、宽波段紫外线探测器(423)和高光谱仪器(424)均与所述远端服务器(100)之间通讯连接；
植被观测系统(430)，包括植被状态无人值守测定仪(431)、植被株高无人值守测定仪(432)、杆式光量子传感器(433)和叶面湿度传感器(434)，所述植被状态无人值守测定仪(431)、植被株高无人值守测定仪(432)、杆式光量子传感器(433)和叶面湿度传感器(434)均与所述远端服务器(100)之间通讯连接。
7.如权利要求6所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述四维轨道塔吊观测系统(500)包括塔吊运行系统(510)、塔吊监控系统(520)、遥感系统(530)和几何靶标矩阵(540)；
塔吊运行系统(510)，包括设置于观测样本区(200)地面的塔吊导轨(511)，还包括位于塔吊导轨(511)上且可移动的塔吊，所述塔吊包括安装在所述塔吊导轨(511)上的塔身(512)、以及通过回转结构安装于塔身(512)上的塔臂(513)，所述塔臂(513)上设置有可移动的滑车(514)；
塔吊监控系统(520)，包括安装在所述塔身(512)、塔臂(513)和滑车(514)上的监控监测传感器模组；
遥感系统(530)，包括吊装在所述滑车(514)上的遥感云台(515)，所述遥感云台(515)上搭载有遥感传感器模组；
几何靶标矩阵(540)，包括设置于观测样本区(200)地面的至少一个靶标(541)，所述靶标(541)呈设定规律分布于地面且组成靶标矩阵。
8.如权利要求7所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述塔吊运行系统(510)还包括安装在所述塔身(512)上的操控室(516)，所述操控室(516)装配有PCL主控器和供电箱；
所述PLC主控器用于控制塔吊的移动、滑车(514)的移动和遥感云台(515)的升降，所述PLC主控器还用于接收所述监控监测传感器模组反馈来的信息，所述PLC主控器和远端服务器(100)之间通讯连接。
9.如权利要求8所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述遥感云台(515)上还搭载有与所述遥感传感器模组电性连接的工控机，所述遥感云台(515)上还搭载有自适应卷线器(517)，所述供电箱的供电线缆由塔吊上引至所述自适应卷线器(517)后连接所述遥感传感器模组。
10.如权利要求9所述的定量遥感地面试验协同观测平台，其特征在于，所述靶标(541)包括可升降的标定杆，所述标定上安装有标定板，所述标定板为黑白棋格板。
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