CN113324924A - 高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，包括：视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在目标工业区中存在高架排放源时，获取高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；分析终端，用于基于第一目标方位角，获得目标区域的光信号采集角，并利用光信号采集角，对光信号接收装置进行自动调整；光信号接收装置，用于采集目标区域的光谱信息；光信号处理装置，用于对光谱信息进行转换，以获得数字信息；分析终端，还用于基于数字信息，获得目标区域的污染成分浓度。本发明还公开一种污染成分检测方法。本发明的系统，实现了对高架排放源的快速识别和高精度检测。

Description

高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统

技术领域

本发明涉及环境检测领域，特别涉及一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统和污染成分检测方法。

背景技术

工业区多通过高烟囱排放生产废气，污染物经过大气的扩散和垂直传输作用会对地面造成污染，且通过水平传输影响大尺度范围内的空气质量。因此，对高架污染源的观测和减排至关重要。工业废气是企业生产过程中由于燃料燃烧和生产加工工艺过程产生的无组织排放的气体，可造成大气污染的成分主要包括烟尘颗粒物、氮氧化物、二氧化硫及挥发性有机化合物等。

目前，在大气污染成分观测领域采用的技术手段包括卫星遥感观测。但是，利用卫星遥感观测进行高架排放源的检测时，难以准确的对待检测高架排放源进行识别和检测。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统和污染成分检测方法，旨在解决现有技术中难以准确的对待检测高架排放源进行识别和检测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，其特征在于，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；

所述视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

所述分析终端，用于基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

所述光信号接收装置，用于采集所述目标区域的光谱信息；

所述光信号处理装置，用于对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

可选的，所述光信号处理装置包括分光组件和数模转换部件；

所述分光组件，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；

所述数模转换部件，用于对所述分光信息进行转换，以获得所述数字信息。

可选的，

所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分斜程总量；并基于所述污染成分斜程总量，获得污染成分垂直柱总量；以及基于所述污染成分垂直柱总量、所述光信号接收装置的采集视场角、所述目标区域的目标观测距离和所述目标区域的目标观测高度，获得所述污染成分浓度。

可选的，所述系统还包括成像装置；

所述成像装置，用于利用所述污染成分浓度，绘制所述目标区域的污染成分图像，并输出所述污染成分图像。

可选的，所述视场定位相机装置包括定位相机、第一旋转支架和方位数字显示仪，所述第一旋转支架可360°旋转；

所述定位相机设置于所述第一旋转支架上，所述第一旋转支架用于对所述定位相机的方位角进行调整；所述定位相机与所述方位数字显示仪连接；

所述定位相机，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获得所述高架排放源对应的目标区域方位信息；

所述方位数字显示仪，用于基于所述方位信息，获得所述第一目标方位角。

可选的，所述光信号接收装置包括观测组件和第二旋转支架，所述第二旋转支架具有第一旋转部件和第二旋转部件，所述第一旋转部件的旋转角度为0-360°，所述第二旋转部件的旋转角度为0-180°，所述光信号采集角包括第二目标方位角和目标俯仰角；

所述观测组件设置于所述第二旋转支架上，所述第一旋转部件用于对所述观测组件的方位角进行调整，所述第二旋转部件用于对所述观测组件的俯仰角进行调整；

所述分析终端，用于利用所述第二目标方位角和所述目标俯仰角，分别对所述第一旋转部件和所述第二旋转部件进行调整，以实现对所述光信号接收装置的调整。

可选的，所述光信号接收装置还包括玻璃罩，所述观测组件包括望远镜、三棱镜、凸透镜、遮光器、舵机和光纤；

所述玻璃罩包裹所述光信号接收装置，用于阻止灰尘进入所述光信号接收装置；

所述望远镜设置于所述光信号接收装置的入光侧，所述三棱镜设置所述望远镜与所述凸透镜之间，所述遮光器设置于所述三棱镜与所述凸透镜之间，所述舵机与所述遮光器连接，所述光纤的接收端设置于与所述凸透镜的焦点处，所述光纤的输出端与所述光信号处理装置连接；

所述望远镜，用于采集所述光谱信息；

所述三棱镜，用于对所述望远镜采集的所述光谱信息进行折射；

所述凸透镜，用于对折射后的所述光谱信息聚焦于所述光纤的接收端；

所述光纤，用于将聚焦后的所述光谱信息发送至所述光信号处理装置；

所述舵机，用于在观测时间处于第一时段时，控制所述遮光器开启，并在观测时间处于第二时段时，控制所述遮光器关闭。

可选的，所述光信号接收装置还包括定标灯；

所述标定灯设置于所述遮光器和所述凸透镜之间；

所述定标灯，用于在观测时间处于第三时段时，进入开启状态。

可选的，所述分光组件包括光谱仪和恒温箱，所述恒温箱包括帕尔贴、温度传感器、直流驱动器及散射风扇；

所述光谱仪，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；

所述恒温箱，用于利用预设温度区间，对所述分光组件的工作温度进行自动控制。

此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种污染成分检测方法，用于高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；所述方法包括以下步骤：

利用所述视场定位相机装置对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

利用所述分析终端基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

利用所述光信号接收装置采集所述目标区域的光谱信息；

利用所述光信号处理装置对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

利用所述分析终端基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

本发明技术方案提出了一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；所述视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；所述分析终端，用于基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；所述光信号接收装置，用于采集所述目标区域的光谱信息；所述光信号处理装置，用于对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

由于，利用卫星遥感观测时，卫星遥感观测受云和高浓度气溶胶的影响，同时遥感观测空间分辨率有限，使得对目标工业区进行观测时，观测灵敏度和精确性较差，使得难以准确的在较大的观测区域中定位出所述目标工业区，进而使得难以准确的对高架排放源进行识别和检测。利用本发明的系统，系统可以设置于目标工业区附近的观测点，使得本发明的系统可以很快的确定出目标工业区，并对目标工业区高架排放源进行观测，且本发明的系统的观测精确性较高，实现了对高架排放源的快速识别和高精度检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明分析终端的结构示意图；

图3为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第二实施例的结构示意图；

图4为利用本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统进行光谱信息采集的示意图；

图5为本发明污染成分图像的示意图；

图6为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第三实施例的结构示意图；

图7为本发明污染成分检测方法的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

参照图1，图1为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第一实施例的结构示意图，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；

所述视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

所述分析终端，用于基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

所述光信号接收装置，用于采集所述目标区域的光谱信息；

所述光信号处理装置，用于对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

需要说明的是，所述视场定位相机装置可以包括定位相机、第一旋转支架和方位数字显示仪，所述定位相机的视场角为100°-120°，所述第一旋转支架可360°旋转；所述定位相机设置于所述第一旋转支架上，所述第一旋转支架用于对所述定位相机的方位角进行调整；所述定位相机与所述方位数字显示仪连接；所述定位相机，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获得所述高架排放源对应的目标区域方位信息；所述方位数字显示仪，用于基于所述方位信息，获得所述第一目标方位角。其中，所述第一旋转支架具有小型高精度旋转电机，旋转支架通过小型高精度旋转电机实现0-360°旋转，小型高精度旋转电机的转动误差小于0.5°。通常，小型高精度旋转电机以地面为水平面，在水平面可以360°旋转，从而带动定位相机在水平面360°旋转。

具体应用中，目标工业区即为待检测的高架区域；将本发明的高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统放置于目标工业区对应的勘测点，第一旋转支架旋转，带动定位相机旋转，对目标工业区进行360°扫描，以确定目标工业区是否存在高架排放源，在目标工业区存在高架排放源时，定位相机停止转动，定位相机的拍摄方向与高架排放源对应，定位相机的拍摄区域即为所述目标区域，此时，定位相机的位置即为所述位置信息，由方位数字显示仪基于该位置信息，获得所述第一目标方位角。

具体应用中，参照图2，图2为本发明分析终端的结构示意图，所述分析终端包括至少一个处理器301和存储器302。

处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。

存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。

在一些实施例中，终端还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。

通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。

射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。

显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏305是触摸显示屏时，显示屏305还具有采集在显示屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器301进行处理。此时，显示屏305还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。

电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。电源306可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源306包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

分析终端基于第一目标方位角，获得光信号采集角，光信号采集角包括第二目标方位角和目标俯仰角；分析终端利用利用所述第二目标方位角和所述目标俯仰角，对光信号接收装置的接收角度进行自动调整，以使光信号接收装置可以采集到的目标区域(所述目标区域为所述高架排放源对应的区域)的光谱信息。

具体的，所述光信号接收装置包括观测组件和第二旋转支架，所述第二旋转支架具有第一旋转部件和第二旋转部件，所述第一旋转部件的旋转角度为0-360°，所述第二旋转部件的旋转角度为0-180°；所述观测组件设置于所述第二旋转支架上，所述第一旋转部件用于对所述观测组件的方位角进行调整，所述第二旋转部件用于对所述观测组件的俯仰角进行调整；所述分析终端，用于利用所述第二目标方位角和所述目标俯仰角，分别对所述第一旋转部件和所述第二旋转部件进行调整，以实现对所述光信号接收装置的调整。其中，所述第一旋转部件可以是电子罗盘，电子罗盘的转动精度小于0.1°；所述第二旋转部件可以为仰角电机，仰角电机的转读精度小于0.05°。通常以地面为水平面，第一旋转部件以水平面为基准，水平方向0-360°旋转，第二旋转部件以水平面为基准(正前方水平面为0°)，竖直方向，0-180°旋转。

可以理解的是，分析终端利用所述第二目标方位角和目标俯仰角，分别对所述第一旋转部件和所述第二旋转部件进行调整，以使光信号接收装置中的观测组件对目标区域进行光谱信息采集。

另外，所述光信号接收装置还包括玻璃罩，所述观测组件包括望远镜、三棱镜、凸透镜、遮光器、舵机和光纤，所述采集视场角即为所述望远镜的视场角，所述望远镜的视场角为0.2°×0.8°；所述玻璃罩包裹所述光信号接收装置，用于阻止灰尘进入所述光信号接收装置；所述望远镜设置于所述光信号接收装置的入光侧，所述三棱镜设置所述望远镜与所述凸透镜之间，所述遮光器设置于所述三棱镜与所述凸透镜之间，所述舵机与所述遮光器连接，所述光纤的接收端设置于与所述凸透镜的焦点处，所述光纤的输出端与所述光信号处理装置连接；所述望远镜，用于采集所述光谱信息；所述三棱镜，用于对所述望远镜采集的所述光谱信息进行折射；所述凸透镜，用于对折射后的所述光谱信息聚焦于所述光纤的接收端；所述光纤，用于将聚焦后的所述光谱信息发送至所述光信号处理装置；所述舵机，用于在观测时间处于第一时段时，控制所述遮光器开启，并在观测时间处于第二时段时，控制所述遮光器关闭。

具体应用中，玻璃罩可以采用石英材料制成，在保证高透光率的同时，具有较高的强度；凸透镜也可以石英晶体材料制成；第一时段可以是白天，即，白天遮光器处于打开状态以正常采集太阳散射光对应的光谱信息；第二时段可以是夜间，夜间遮光器处于关闭状态，遮挡光路以采集仪器暗背景和电子偏置，用于后续的光谱分析；另外，舵机的转动范围0-100°，转动精度小于0.3°；同时，光信号接收装置和光信号处理装置通过光纤连接，实现光谱信息的高速稳定传输。

需要说明的是，利用本发明的高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统时，望远镜的视场角比较小，需要多次获得所述目标区域对应的光信号采集角(包括第二目标方位角和目标俯仰角)，并利用多次获得的光信号采集角对光信号接收装置的接收角度调整，以使光信号采集装置可以对全部的目标区域的光谱信息进行采集。即，对于同一个目标区域，光信号采集角包括多对(一对光信号采集角包括一个第二目标方位角和一个目标俯仰角)，每一对光信号采集角，用于进行一次光谱信息的采集，多次光谱信息的采集才能包括目标区域全部的光谱信息。

进一步的，所述光信号处理装置包括分光组件和数模转换部件；所述分光组件，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；所述数模转换部件，用于对所述分光信息进行转换，以获得所述数字信息。

相应的，所述光信号接收装置还包括定标灯；所述标定灯设置于所述遮光器和所述凸透镜之间；所述定标灯，用于在观测时间处于第三时段时，进入开启状态。所述定标灯可以是汞元素灯，用于对所述分光部件进行标定。一般而言，第三时段可以是夜间8:00-凌晨4:00。

通常，分光部件为光谱仪，数模转换部件为AD转换器。

进一步的，所述分光组件包括光谱仪和恒温箱，所述恒温箱包括帕尔贴、温度传感器、直流驱动器及散射风扇；所述光谱仪，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；所述恒温箱，用于利用预设温度区间，对所述分光组件的工作温度进行自动控制。其中，预设温度区间可以为18℃-20℃，温度控制精度为±0.5℃；温度传感器可以是ADT7410温度传感器。

具体的，所述分析终端，所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分斜程总量；并基于所述污染成分斜程总量，获得污染成分垂直柱总量；以及基于所述污染成分垂直柱总量、所述光信号接收装置的采集视场角、所述目标区域的目标观测距离和所述目标区域的目标观测高度，获得所述污染成分浓度。

同时，参照图3，图3为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第二实施例的结构示意图；所述系统还包括成像装置；所述成像装置，用于利用所述污染成分浓度，绘制所述目标区域的污染成分图像，并输出所述污染成分图像。

需要说明的是，在本发明中，目标观测距离(高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统放置的观测点与目标区域的水平直线距离)和所述目标观测高度(某一组第二方位角与俯仰角所采集的格点区域中心与地面的垂直高度)可以是用户测得的，也可以是利用视场定位相机装置中的定位相机获得的，本发明不做限制。获得的所述污染成分浓度可以是污染成分的体积数浓度，然后基于观测大气污染成分物种的相对分子质量和阿伏伽德罗常数，进一步得到体积质量浓度(单位为：mg/m³或μg/m³)。并进一步由成像装置获得污染成分图像，以使用户通过污染成分图像，更加直观的获得目标工业区的高架排放源对应的检测结果。

具体应用中，成像装置的结构参照上文分析终端的结构，此处不再赘述，在另一些实施例中，成像装置和分析终端可以为集成设备，用于同时实现分析终端和成像装置的功能。

参照图4，图4为利用本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统进行光谱信息采集的示意图。

在图4中，高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统还包括三脚架，三脚架用于对高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统中的扫描部分(视场定位相机装置和光信号接收装置的和)进行支撑，三脚架可调节高度为距搭设面1米、2米或3米等。

在图4中，光信号接收装置中望远镜的视场角为γ×β。基于光信号接收装置与目标区域的距离L(所述目标观测距离)和所述视场角对目标区域进行网格化，获取网格化的分辨率；然后，使用光谱最小二乘拟合算法，获得各种大气污染成分斜程总量，基于三维大气传输模型获取大气光子路径，将大气污染成分斜程总量转化为污染成分垂直柱总量；近似认为浓度主要集中在成像网格高度h(所述目标观测高度)内，将污染成分垂直柱总量除以h可以得到污染成分体积数浓度，最后，利用观测大气污染成分物种的相对分子质量和阿伏伽德罗常数，获得到污染成分体积质量浓度。

参照图5，图5为本发明污染成分图像的示意图，污染成分图像是基于所述污染成分体积质量浓度获得；其中左侧的为目标区域的污染成分图像，右侧的为目标区域的原始图像(定位相机拍到的图像)。

参照图6，图6为本发明高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统第三实施例的结构示意图；系统包括：定位相机3.1、小型高精度旋转电机3.2、方位数字显示仪3.3、仰角电机4.2、玻璃罩4.1和三棱镜4.3、光线6、三角支架1、电子罗盘2、定标灯5、分光组件7.2、数模转换部件7.3、恒温箱7.1和分析终端。在该实施例中，系统还包括上述实施例所述的结构(并未示出，例如成像装置等)，此处不再一直赘述。其中，图6中，以地面为水平基准平面，α为望远镜的水平方向方位角范围，β为望远镜竖直方向俯仰角范围。

本发明技术方案提出了一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；所述视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；所述分析终端，用于基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；所述光信号接收装置，用于采集所述目标区域的光谱信息；所述光信号处理装置，用于对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

由于，利用卫星遥感观测时，卫星遥感观测受云和高浓度气溶胶的影响，同时遥感观测空间分辨率有限，使得对目标工业区进行观测时，观测灵敏度和精确性较差，使得难以准确的在较大的观测区域中定位出所述目标工业区，进而使得难以准确的对高架排放源进行识别和检测。利用本发明的系统，系统可以设置于目标工业区附近的观测点，使得本发明的系统可以很快的确定出目标工业区，并对目标工业区高架排放源进行观测，且本发明的系统的观测精确性较高，实现了对高架排放源的快速识别和高精度检测。

参照图7，图7为本发明污染成分检测方法的流程图，所述方法用于高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；所述方法包括以下步骤：

步骤S11：利用所述视场定位相机装置对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

步骤S12：利用所述分析终端基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

步骤S13：利用所述光信号接收装置采集所述目标区域的光谱信息；

步骤S14：利用所述光信号处理装置对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

步骤S15：利用所述分析终端基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

需要说明的是，由于本实施例的方法所执行的步骤与前述系统实施例的步骤相同，其具体的实施方式以及可以达到的技术效果都可参照前述实施例，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，其特征在于，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；

所述视场定位相机装置，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

所述分析终端，用于基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

所述光信号接收装置，用于采集所述目标区域的光谱信息；

所述光信号处理装置，用于对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光信号处理装置包括分光组件和数模转换部件；

所述分光组件，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；

所述数模转换部件，用于对所述分光信息进行转换，以获得所述数字信息。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述分析终端，还用于基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分斜程总量；并基于所述污染成分斜程总量，获得污染成分垂直柱总量；以及基于所述污染成分垂直柱总量、所述光信号接收装置的采集视场角、所述目标区域的目标观测距离和所述目标区域的目标观测高度，获得所述污染成分浓度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括成像装置；

所述成像装置，用于利用所述污染成分浓度，绘制所述目标区域的污染成分图像，并输出所述污染成分图像。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视场定位相机装置包括定位相机、第一旋转支架和方位数字显示仪，所述第一旋转支架可360°旋转；

所述定位相机设置于所述第一旋转支架上，所述第一旋转支架用于对所述定位相机的方位角进行调整；所述定位相机与所述方位数字显示仪连接；

所述定位相机，用于对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获得所述高架排放源对应的目标区域方位信息；

所述方位数字显示仪，用于基于所述方位信息，获得所述第一目标方位角。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光信号接收装置包括观测组件和第二旋转支架，所述第二旋转支架具有第一旋转部件和第二旋转部件，所述第一旋转部件的旋转角度为0-360°，所述第二旋转部件的旋转角度为0-180°，所述光信号采集角包括第二目标方位角和目标俯仰角；

所述观测组件设置于所述第二旋转支架上，所述第一旋转部件用于对所述观测组件的方位角进行调整，所述第二旋转部件用于对所述观测组件的俯仰角进行调整；

所述分析终端，用于利用所述第二目标方位角和所述目标俯仰角，分别对所述第一旋转部件和所述第二旋转部件进行调整，以实现对所述光信号接收装置的调整。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光信号接收装置还包括玻璃罩，所述观测组件包括望远镜、三棱镜、凸透镜、遮光器、舵机和光纤；

所述玻璃罩包裹所述光信号接收装置，用于阻止灰尘进入所述光信号接收装置；

所述望远镜设置于所述光信号接收装置的入光侧，所述三棱镜设置所述望远镜与所述凸透镜之间，所述遮光器设置于所述三棱镜与所述凸透镜之间，所述舵机与所述遮光器连接，所述光纤的接收端设置于与所述凸透镜的焦点处，所述光纤的输出端与所述光信号处理装置连接；

所述望远镜，用于采集所述光谱信息；

所述三棱镜，用于对所述望远镜采集的所述光谱信息进行折射；

所述凸透镜，用于对折射后的所述光谱信息聚焦于所述光纤的接收端；

所述光纤，用于将聚焦后的所述光谱信息发送至所述光信号处理装置；

所述舵机，用于在观测时间处于第一时段时，控制所述遮光器开启，并在观测时间处于第二时段时，控制所述遮光器关闭。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光信号接收装置还包括定标灯；

所述标定灯设置于所述遮光器和所述凸透镜之间；

所述定标灯，用于在观测时间处于第三时段时，自动进入开启状态。

9.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分光组件包括光谱仪和恒温箱，所述恒温箱包括帕尔贴、温度传感器、直流驱动器及散射风扇；

所述光谱仪，用于对所述光谱信息进行分光，以获得分光信息；

所述恒温箱，用于利用预设温度区间，对所述分光组件的工作温度进行自动控制。

10.一种污染成分检测方法，其特征在于，用于高架污染源扫描成像的超光谱遥感系统，所述系统包括：视场定位相机装置、光信号接收装置、光信号处理装置和分析终端；所述方法包括以下步骤：

利用所述视场定位相机装置对目标工业区高架排放源进行扫描，并在所述目标工业区中存在高架排放源时，获取所述高架排放源对应的目标区域的第一目标方位角；

利用所述分析终端基于所述第一目标方位角，获得所述目标区域的光信号采集角，并利用所述光信号采集角，对所述光信号接收装置进行自动调整；

利用所述光信号接收装置采集所述目标区域的光谱信息；

利用所述光信号处理装置对所述光谱信息进行转换，以获得数字信息；

利用所述分析终端基于所述数字信息，获得所述目标区域的污染成分浓度。

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