一種熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置制造方法
【專利摘要】熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，由鋁塑管、硬塑管、籃球和直角三通連接器組成漂浮裝置，在漂浮裝置頂部設置測量儀器搭載平臺，平臺上搭載紅外輻射計KT15、數(shù)據(jù)采集器和蓄電池。用錫箔紙包裹搭載平臺的底部和KT15，以減少測量平臺本身的紅外輻射對觀測結(jié)果的影響。該裝置能夠在野外自動觀測并存儲長期的觀測數(shù)據(jù)，且可放置于水面進行測量；將采集到的輻射溫度數(shù)據(jù)和同步探空數(shù)據(jù)同時輸入到配套開發(fā)的輻射定標模塊中，可計算出定標系數(shù)，用于熱紅外傳感器的輻射定標；同時，在水面測量時，由于KT15測得的輻射溫度代表一定面積上的水體輻射值，結(jié)合配套的溫度驗證模塊即可計算出代表一定面積范圍的水面溫度，用于遙感反演地表溫度的驗證。
【專利說明】一種熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一套熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)，可實現(xiàn)長時間序列的地面輻射溫度數(shù)據(jù)采集，可以在熱紅外遙感數(shù)據(jù)輻射定標和遙感地表溫度反演算法驗證等領域發(fā)揮作用。
【背景技術】
[0002]水面輻射溫度就是將水體表面的輻射能量用同輻射量的黑體溫度來表示，水面輻射溫度是一個能量概念，不等同于平時所言的水面溫度，因為水體比輻射率接近于I但不等于1，同時水面輻射溫度還包含一些外界信息(如水體表面對大氣向下熱輻射的反射輻射
-Tf- ) O
[0003]在熱紅外遙感領域，長期、穩(wěn)定、準確的輻射絕對定標是熱紅外遙感定量反演研究必不可少的一環(huán)。目前絕對輻射定標的主要方法是場地定標，即利用地球表面大面積均勻穩(wěn)定的地物目標，來實現(xiàn)在軌衛(wèi)星遙感器的輻射校正，而水體表面相對均勻，發(fā)射率值易于確定，因此常用于紅外遙感的輻射定標。水體表面離水輻射亮度的測定是紅外輻射定標過程中的關鍵一環(huán)，其測量精度直接關系到紅外遙感數(shù)據(jù)的定標精度。
[0004]目前，水體輻射溫度的獲取主要采取走航式測量法，即乘船到達待測量的水體區(qū)域，并在船上用紅外輻射計測取船體周圍水域的表面輻射溫度。但是，該測量方式需要人員實時攜帶紅外輻射計，并在設定時刻乘船到達設定區(qū)域，對人員和輔助設備的依賴較高，且無法滿足長時間序列數(shù)據(jù)采集的需求；同時船體和測量人員發(fā)射的紅外輻射以及船體對水面平衡的破壞均會對測量結(jié)果帶來無法估量的誤差。另外一種利用溫度計測量水體溫度的方法需要將儀器侵沒于水下，雖然該測量方式可以直接獲取水體的溫度，但由于是接觸式測量，該方法只能獲取水體點上的溫度，無法獲取星載或機載像元尺度上水面的溫度數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明技術解決問題:克服現(xiàn)有技術對測量員和輔助設備的依賴性及測量誤差較大的問題，提供一種熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地、無依賴地和少干擾地觀測水面輻射溫度，測量誤差小，且具有電力供應、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲于一體，具備自動化的數(shù)據(jù)觀測功能。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，包括:漂浮平臺、熱紅外輻射溫度測量裝置、熱紅外輻射定標模塊和地表溫度驗證模塊；其中:
[0007]所述漂浮平臺:提供整個采集系統(tǒng)的浮力，通過硬塑管、鋁塑管和籃球搭建一個穩(wěn)定的儀器搭載平臺，其中由四根硬塑管組成的正方形底盤提供恢復力矩用以抵消水面波動和風產(chǎn)生的干擾力矩；由兩根可彎曲的鋁塑管組成的交叉拱形框架與正方形底盤組合成一體，并在拱頂設計一個離水的水平裝置平臺用于搭載測量儀器；所述正方形四角各固定一個籃球用以提供水面上的浮力；[0008]所述熱紅外輻射溫度測量裝置:負責熱紅外輻射溫度數(shù)據(jù)的采集和存儲；由紅外輻射計(KT15)、數(shù)據(jù)采集器和蓄電池組成，并搭載在組建的漂浮平臺上，其中蓄電池為紅外輻射計(KT15)和數(shù)據(jù)采集器提供電力支持，紅外輻射計(KT15)負責水面輻射溫度的測量，數(shù)據(jù)采集器則根據(jù)采樣的頻率、積分的時間間隔等設置將紅外輻射計(KT15)測得的紅外輻射溫度數(shù)據(jù)進行存儲和管理；
[0009]所述熱紅外輻射定標模塊:負責野外熱紅外傳感器輻射定標，根據(jù)采集得到的紅外輻射溫度數(shù)據(jù)，計算出最終的紅外傳感器定標系數(shù)。具體過程如下:
[0010](I)根據(jù)下面的普朗克方程，將KT15測量的熱紅外輻射溫度轉(zhuǎn)換為輻射亮度:
【權利要求】
1.熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于包括:漂浮平臺、熱紅外輻射溫度測量裝置、熱紅外輻射定標模塊和地表溫度驗證模塊；其中: 所述漂浮平臺:提供整個采集系統(tǒng)的浮力，通過硬塑管、鋁塑管和籃球搭建一個穩(wěn)定的儀器搭載平臺，其中由四根硬塑管組成的正方形底盤提供恢復力矩用以抵消水面波動和風產(chǎn)生的干擾力矩；由兩根可彎曲的鋁塑管組成的交叉拱形框架與正方形底盤組合成一體，并在拱頂設計一個離水的水平裝置平臺用于搭載測量儀器；所述正方形四角各固定一個籃球用以提供水面上的浮力； 所述熱紅外輻射溫度測量裝置:負責熱紅外輻射溫度數(shù)據(jù)的采集和存儲；由紅外輻射計(KT15)、數(shù)據(jù)采集器和蓄電池組成，并搭載在組建的漂浮平臺上，其中蓄電池為紅外輻射計(KT15)和數(shù)據(jù)采集器提供電力支持，紅外輻射計(KT15)負責水面輻射溫度的測量，數(shù)據(jù)采集器則根據(jù)采樣的頻率、積分的時間間隔等設置將紅外輻射計(KT15)測得的紅外輻射溫度數(shù)據(jù)進行存儲和管理； 所述熱紅外輻射定標模塊:負責野外熱紅外傳感器輻射定標，根據(jù)采集得到的紅外輻射溫度數(shù)據(jù)，計算出最終的紅外傳感器定標系數(shù)；具體過程如下: (1)根據(jù)下面的普朗克方程，將KT15測量的熱紅外輻射溫度轉(zhuǎn)換為輻射亮度:
2.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述四根硬塑管長度設置為1.5米，并由直角三通連接器組合成正方形，正方形的對角線長度接近2米，以滿足對兩根鋁塑管的組合要求，同時邊長為1.5米的正方形能夠提供足夠的恢復力矩，以減少風和波浪等外界干擾對平臺穩(wěn)定性的破壞。
3.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述兩根可彎曲的鋁塑管呈半圓形，其輪廓半徑設置為I米，以保證ΚΤ15距離水面75厘米的觀測距離。
4.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述蓄電池和數(shù)據(jù)采集器固定于漂浮平臺的上方，ΚΤ15固定于漂浮平臺的下方。
5.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述漂浮平臺上方設置有防水罩，用以保護電路安全。
6.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述四個籃球用網(wǎng)兜包裹，并用卡扣或細鐵絲固定于硬塑管正方形的四角。
7.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述鋁塑管在弧頂處設計成長達15厘米的直管狀，兩根鋁塑管交叉組合便可組合成一個脫離水面的平臺基座，以備裝載紅外測溫系統(tǒng)。
8.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述鋁塑管和硬塑管的連接選用直角三通連接器，并將連接器與管材鉆孔用螺栓固定，在保證抗拉強度的前提下，易于組裝和卸載。
9.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:利用錫箔紙包裹所述搭平臺的底部和ΚΤ15，由于錫箔紙比輻射率較低，減少觀測裝置和ΚΤ15本身熱輻射對觀測結(jié)果的影響。
10.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述KT15借助兩個鐵質(zhì)固定卡和螺絲固定于平臺底部中間，正常情形下與水面呈90°角，如果需測量特定角度的水面輻射溫度時可調(diào)整兩個鐵質(zhì)固定卡的角度，以匹配機載和星載傳感器過境時的觀測角度。
11.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述儀器搭載平臺選用熟膠類的砧板加工而成，切割成邊長為20厘米的正方形，正方形四角各鉆孔兩個，以便與立體漂浮平臺牢固組合。
12.根據(jù)權利要求1所述的熱紅外載荷便攜式野外定標及水面溫度驗證系統(tǒng)裝置，其特征在于:所述蓄電池和數(shù)據(jù)采集器分置平臺上方兩側(cè)，在其周圍鉆孔并用卡扣固定。
【文檔編號】G01J5/00GK103616078SQ201310582459
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權日:2013年11月19日
【發(fā)明者】唐伯惠, 劉偉偉, 李召良, 吳驊, 唐榮林, 彭碩 申請人:中國科學院地理科學與資源研究所