行輻照度光譜E d (0+) ?裝置上的輻亮度傳感器的安裝角度采用靈活可調(diào)的方式，本實(shí)施例選用NASA SeaWiFS海洋光學(xué)規(guī)范中推薦的觀測(cè)幾何(Θ，Φ) = (40°，135° )，即水體的輻亮度光譜1^的觀測(cè)天頂角為40度，而天空的輻亮度光譜1^的觀測(cè)天頂角與水體的輻亮度光譜觀測(cè)天頂角互為反方向，即此時(shí)天空的輻亮度光譜L i的觀測(cè)天頂角為-40度；將兩個(gè)輻亮度傳感器11預(yù)設(shè)天頂角分別為40度和-40度，其中一個(gè)輻亮度傳感器11以40度天頂角指向水面，另一個(gè)輻亮度傳感器11以-40度天頂角指向天空；
[0040]步驟3:確定采樣模式；
[0041 ] 裝置中的TR1S RAMSES系列光譜儀傳感器的積分時(shí)間T可調(diào)整，積分時(shí)間一般控制在100?300msο
[0042]每一次觀測(cè)都嚴(yán)格遵循現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)幾何[40°，135° ]，并且同時(shí)采集3個(gè)光譜儀傳感器的光譜數(shù)據(jù)，一般每個(gè)傳感器采集多條光譜數(shù)據(jù)；本實(shí)施例采集8條，即每次觀測(cè)的數(shù)據(jù)量為8條LT、8條L1、8條Ed(0+)，分別用LT[1?8]山[1?8]和Ed(0+) [I?8]表示；
[0043]步驟4:濾波處理；
[0044]將每個(gè)傳感器測(cè)量得到的8條光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波與修正處理來(lái)消除殘余太陽(yáng)耀斑和天空光反射成分以及對(duì)云、周圍建筑物的影響；
[0045]本實(shí)施例的濾波修正法是:
[0046]先剔除Lt [I?8] 'Li [I?8]和Ed (0+) [I?8]中各自的最大值Lt [max]和最小值Lt [min]；
[0047]然后余下的M條(8條數(shù)據(jù)中最大或最小的可能有多條，若有多條，就剔除多條)光譜數(shù)據(jù)Lt [η?N]、Li [η?N]和Ed (0+) [η?N]分別求平均，
[0048]LTmean = (LT [n] +......+Lt [N]) /M ；
[0049]LiHiean = (Li [n] +......+Li [N]) /M ；
[0050]Ed (0+) mean = (Ed (0+) [n] +……+Ed (0+) [N]) /M ；
[0051]最終得到三個(gè)平均值LTmean、LiHiearu Ed (0+)mean。
[0052]步驟5:計(jì)算結(jié)果，得到遙感反射率和離水福亮度L ff；
[0053]將步驟4的處理后得到的2個(gè)平均值LTmean、LiHiean代入以下公式計(jì)算離水福亮度Lw，
[0054]Lff — L Tmean_ P Limean;
[0055]其中為P氣水界面對(duì)天空的反射率，其取值范圍在0.026?0.12之間，大部分情況下在0.025?0.035之間。根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，在晴天或者全云覆蓋(天空光分布均勻，變化小)、低海況(風(fēng)速彡5m/s)，觀測(cè)角為Θ =40°時(shí)，P可定為0.028。
[0056]最后將得到的離水輻亮度M5P E d (0+)mean代入公式Rre= L W/Ed (0+)到遙感反射率Rrs。
[0057]盡管本說(shuō)明書較多地使用了光譜儀傳感器組1、輻亮度光譜儀傳感器11、輻照度光譜儀傳感器12、主支撐架2、安裝板21、底座22、輻照度傳感器支撐臂3、第一支撐桿31、第一儀器壓塊32、輻亮度傳感器支撐臂4、第二支撐桿41、第三支撐桿42、第二儀器壓塊43、合頁(yè)44等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其他術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0059]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:包括光譜儀傳感器組(1)、主支撐架(2)、輻照度傳感器支撐臂(3)和兩組結(jié)構(gòu)相同的輻亮度傳感器支撐臂(4);所述的光譜儀傳感器組(I)包括兩個(gè)輻亮度傳感器(11)和一個(gè)輻照度傳感器(12);所述的主支撐架(2)由垂直的安裝板(21)和水平的底座(22)構(gòu)成；所述的安裝板(21)垂直固定在水平的底座(22)上；所述的安裝板(21)上開有多個(gè)安裝孔，用于安裝所述的輻照度傳感器支撐臂(3)和輻亮度傳感器支撐臂(4);所述的輻照度傳感器(12)垂直朝向天空地固定安裝在所述的輻照度傳感器支撐臂(3)上；所述的兩個(gè)輻亮度傳感器(11)均位置可調(diào)地分別安裝在所述的兩組結(jié)構(gòu)相同的輻亮度傳感器支撐臂(4)上、按照預(yù)設(shè)的天頂角分別指向天空和水面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的輻照度傳感器支撐臂(3)由垂直于底座(22)的第一支撐桿(31)和第一儀器壓塊(32)構(gòu)成；所述的第一支撐桿(31)通過(guò)螺紋連接件固定安裝在所述的安裝板(21)上，所述的第一儀器壓塊(32)通過(guò)螺紋連接件固定安裝在所述的第一支撐桿(31)頂端，所述的輻照度傳感器(12)固定安裝在所述的第一儀器壓塊(32)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的輻亮度傳感器支撐臂(4)包括第二支撐桿(41)、第三支撐桿(42)、第二儀器壓塊(43)和合頁(yè)(44);所述的第二支撐桿(41)和第三支撐桿(42)均帶有滑動(dòng)槽結(jié)構(gòu)，所述的第二支撐桿(41)的一端通過(guò)合頁(yè)(44)固定安裝在所述的安裝板(21)上；所述的第三支撐桿(42)的一端與所述的安裝板(21)側(cè)邊緣成可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)連接、另一端與所述的第二支撐桿(41)的另一端通過(guò)滑動(dòng)連接輔助部件形成可滑動(dòng)連接；兩組第二儀器壓塊(43)分別通過(guò)螺紋連接件固定安裝在兩個(gè)第二支撐桿(41)上；所述的兩個(gè)輻亮度傳感器(11)分別固定安裝在所述的兩組第二儀器壓塊(43)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的輻亮度光譜儀傳感器(11)和輻照度光譜儀傳感器(12)外形均呈圓柱狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的第一儀器壓塊(32)由兩塊對(duì)稱的半圓凹槽構(gòu)成，半圓凹槽直徑剛好與所述的輻照度傳感器(12)的粗細(xì)相等，每塊半圓凹槽在對(duì)應(yīng)的地方都設(shè)置有螺孔；第一儀器壓塊(32)通過(guò)螺紋連接件將所述的輻照度傳感器(12)套緊并固定安裝在所述的第一支撐桿(31)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的兩組第二儀器壓塊(43)均由兩塊對(duì)稱的半圓凹槽構(gòu)成，半圓凹槽直徑剛好與所述的輻亮度傳感器(11)的粗細(xì)相等，每塊半圓凹槽在對(duì)應(yīng)的地方都設(shè)置有螺孔；第二儀器壓塊(43)通過(guò)螺紋連接件將將所述的輻亮度傳感器(11)套緊并固定在所述的第二支撐桿(41)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置，其特征在于:所述的底座(22)由兩片具有一定寬度的長(zhǎng)條狀底板(221)構(gòu)成，兩片底板(221)相距與所述的安裝板(21)寬度相等的距離平行排列，所述的安裝板(21)底部與所述的兩片底板(221)上表面中部固定連接。
8.一種利用權(quán)利要求1所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置進(jìn)行三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:部署；將所述的三通道水體表觀光譜觀測(cè)裝置水平放置在水面上的某一建筑物或者船板邊緣上，確保觀測(cè)時(shí)目標(biāo)水體不受周圍建筑陰影、太陽(yáng)耀斑、水體泡沫、白帽的影響，確保觀測(cè)時(shí)目標(biāo)天空不受云層、建筑的影響； 步驟2:確定觀測(cè)幾何(θ，Φ) = (40，135);將所述的兩個(gè)輻亮度傳感器(11)預(yù)設(shè)天頂角分別為40度和-40度，其中一個(gè)輻亮度傳感器(11)以40度天頂角指向水面，另一個(gè)輻亮度傳感器(11)以-40度天頂角指向天空； 步驟3:確定采樣模式；每一次觀測(cè)都嚴(yán)格遵循現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)幾何[40°，135° ]，并且同時(shí)采集兩個(gè)輻亮度傳感器(11)和一個(gè)輻照度傳感器(12)的光譜數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器采集若干條光譜數(shù)據(jù)； 步驟4:濾波處理；將每個(gè)傳感器測(cè)量得到的若干條光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波與修正處理來(lái)消除殘余太陽(yáng)耀斑和天空光反射成分以及對(duì)云、周圍建筑物的影響； 步驟5:計(jì)算得到遙感反射率Rre和離水輻亮度L ff?
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟4中所述的濾波與修正處理，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:令水體的輻亮度光譜為L(zhǎng)t、天空的輻亮度光譜為L(zhǎng)i和下行輻照度光譜為匕(0+)，每次傳感器測(cè)量得到的數(shù)據(jù)量為1(條1^、1(條1^、1(條4(0+)，分別用1^[1?《山[1?k]和 Ed(0+) [I ?k]表示； 則先剔除Lt[I?k]、Ljl?k]和Ed(0+) [I?k]中各自的最大值Lt[max]和最小值Lt [min];然后余下的M條光譜數(shù)據(jù)Lt [η?N]、Li [η?N]和Ed(0+) [η?N]分別求平均，LTmean = (LT [η] +......+Lt [N]) /M ；LiHiean= (Li [η] +......+Li [N]) /M ；Ed(0+)mean = (Ed(0+) [η]+......+Ed(0+) [N])/M ； 最終得到三個(gè)平均值LTmean、LiHiearu Ed(0+)mean。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:步驟5中所述的計(jì)算得到遙感反射率1??和離水輻亮度Lw，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為: 將步驟4的處理后得到的2個(gè)平均值I^mearuLimean代入以下公式計(jì)算離水福亮度Lw， Lw L Tmean P ^imean? 其中為P氣水界面對(duì)天空的反射率，其取值范圍在0.026?0.12之間； 最后將得到的離水輻亮度LjP E d(0+)mean代入公式R?= L w/Ed(0+)_n得到遙感反射率 Rrso
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析裝置及方法，裝置包括光譜儀傳感器組、主支撐架、輻照度傳感器支撐臂和兩組結(jié)構(gòu)相同的輻亮度傳感器支撐臂；光譜儀傳感器組包括兩個(gè)輻亮度傳感器和一個(gè)輻照度傳感器；主支撐架由垂直的安裝板和水平的底座構(gòu)成；安裝板垂直固定在水平的底座上；安裝板上開有多個(gè)安裝孔，用于安裝輻照度傳感器支撐臂和輻亮度傳感器支撐臂；輻照度傳感器垂直朝向天空地固定安裝在輻照度傳感器支撐臂上；兩個(gè)輻亮度傳感器均位置可調(diào)地分別安裝在兩組結(jié)構(gòu)相同的輻亮度傳感器支撐臂上、按照預(yù)設(shè)的天頂角分別指向天空和水面。本發(fā)明能夠按照預(yù)設(shè)的觀測(cè)幾何同時(shí)采集3個(gè)目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了三通道水體表觀光譜觀測(cè)和分析。
【IPC分類】G01N21-25
【公開號(hào)】CN104749114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510175611
【發(fā)明人】田禮喬, 陳曉玲, 黃銳
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日