專利名稱：便攜式手動多角度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量設(shè)備，特別涉及一種便攜式手動多角度測量裝置，適用于遙感信息測量分析、理論研究與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
遙感特定領(lǐng)域的角度測量裝置主要是為了在野外實際環(huán)境中測量地球表面目標(biāo)的半球方向反射系數(shù)，也就是對同一目標(biāo)在半球空間范圍內(nèi)的反射信息進行測量，分析地物目標(biāo)的反射分布特征，從而為遙感反演地物參數(shù)、遙感理論模型研究與遙感應(yīng)用提供支 持。較早的野外角度測量裝置PARABOLA(便攜式快速雙向?qū)Φ嘏c大氣測量裝置)可以快速測量地物的反射輻射，但是只能在15°視場角條件下獲取被測目標(biāo)在三個波段的反射信息，與此同時在測量過程中需要假設(shè)被測目標(biāo)在空間上均勻分布[I]。隨后，PARABOLA系統(tǒng)被改進后可以在八個波段分量地表目標(biāo)反射輻射的角度分布，而它的視場角為5°，可以測量更細致的樣品[2]。野外角度測量系統(tǒng)(FIGOS) [3]主要是用來測量土壤與植被的半球方向反射分布的，它可以以15°間隔的探測角度對目標(biāo)反射信息進行測量，而FIGOS的重量為230KG，難于運輸與操作。但是相對于PARABOLA而言，F(xiàn)IGOS可以在較高的光譜分辨率和更多的角度對目標(biāo)進行測量。Aoki (日本人青木)等[4]利用三角架結(jié)合角度測量裝置實現(xiàn)了 PARABOLA的功能，但是其操作較麻煩，而且測量過程中需要注意幾何關(guān)系的變化。Painter(培奈特)等設(shè)計了可以測量積雪表面方向反射的自動分光角度計，可以結(jié)合地物高光譜儀實現(xiàn)在半球空間內(nèi)對地進行觀測，其重量為50KG，但是該裝置只能對像積雪表面這樣平坦的目標(biāo)進行觀測，而且不能調(diào)整與被測目標(biāo)之間的距離。Schopfer (索普菲爾)等[6]利用FIGOSMk 11(野外測量角度系統(tǒng)-Mk II型號)結(jié)合ASD (光譜分析設(shè)備)地物光譜儀首次在相同角度與高光譜分辨率下同時測量了下行輻射與地物的反射輻射，從而可以反演地物目標(biāo)的雙向反射分布函數(shù)(BRDF)。但是該測量裝置非常難于移動，而且也只能對較平坦的地物目標(biāo)(例如草地，土壤，積雪)進行測量。Suomalainen(索馬萊寧)等[7]介紹的芬蘭大地測量研究所的野外角度光譜儀(FIGIFIG0)是現(xiàn)今野外測量中較為輕便的測量裝置，它同時可以對地物的多角度偏振反射進行測量，該裝置具有自帶的電源系統(tǒng)，可以手動與自動結(jié)合操作測量，其有效測量范圍直徑為10-50cm。但是在手動情況下只能實現(xiàn)5個角度對地觀測。從以上對角度測量裝置的描述來看，現(xiàn)有的測量裝置大部分都比較笨重，使其可移動性差。而且只能對低矮、分布均勻目標(biāo)表面的反射輻射進行測量，對于較高的植被與粗糙地面目標(biāo)則無法測量，例如玉米冠層、起伏不平的地面、表面粗糙的巖石。同時，由于大部分角度測量裝置都是自動控制的，因此在野外測量中需要接通電源，這也限制了測量系統(tǒng)的便捷性?，F(xiàn)有角度測量裝置往往都有其固定的結(jié)構(gòu)框架與其對應(yīng)的探測視場角，不能靈活的變化測量距離與探測視場角，測量地物類型因此受限。參考文獻[0006][I] Deering D Wj Leone P. A sphere-scanning radiometer for rapiddirectional measurements of sky and ground radiance [J]. Remote Sensing ofEnvironment, 1986，19(1): 1-24(迪林-唐納德，利昂-彼得.一種可以快速實現(xiàn)天空與地表雙向測量的球體掃描輻射計.環(huán)境遙感，1986，19(1): 1-24).[2] Bruegge C，Helmlinger M C，Conel J Ej Gaitley B Jj Abdou W A.PARABOLA III: Asphere—scanning radiometer for field determination of surfaceanisotropic reflectance functions [J]. Remote Sensing of Environment, 2000，19: 75-94(布呂格-凱若，海勒米格-馬克，考涅爾-詹姆斯，吉特力-巴巴拉，阿卜杜-萬迪.便攜式快速測量地表與大氣雙向反射設(shè)備III:球形掃面議在野外測量地表各項異性反射函數(shù).遙感評論，2000，19: 75-94).[3] Sandmeier S Rj Itten K I. A field goniometer system (FIGOS) foracquisition of hyperspectral BRDF data [J]. IEEE Transactions on Geoscience andRemote Sensing, 1999，37(2 II) : 978-986 (撒德米爾-斯特芬，伊藤-克勞斯.一種可是實現(xiàn)野外高光譜雙向反射部分函數(shù)測量的儀器.電氣與電子工程師協(xié)會匯報地球科學(xué)與遙感，1999，37(2 II): 978-986).[4] Aoki Tj Aoki Tj Fukabori Mj Hachikubo A, Tachibana Y，Nishio F.Effects of snow physical parameters on spectral albedo and bidirectionalreflectance of snow surface [ J]. Journal of Geophysical Research D:Atmospheres, 2000，105 (D8) : 10219-10236 (青木-邵夫，青木-鐘雄，五六-方，肢卜-秋廣，立花-義廣，西尾-文彥.積雪物理參數(shù)積雪表面對光譜反照率與雙向反射的影響.地球物理學(xué)雜志研究D :大氣，2000，105 (D8) : 10219-10236).[5] Painter T H， Paden B， Dozier J. Automated spectro-goniometer: Aspherical robot for the field measurement of the directional reflectance ofsnow [J]· Review of Science Instruments, 2003，74(12): 5179-5188 (培奈特-托馬斯，帕登-布萊德，杜澤爾-杰夫.自動分光測角儀球形機器測量積雪表面雙向反射儀器.科學(xué)儀器評論，2003，74(12) : 5179-5188).[6] Schopfer J Tj Dangel S，Kneubuhler Mj Itten K I. Dual Field-of-viewGoniometer System FIG0S. In IOth Intl. Symposium on Physical Measurements andSpectral Signatures in Remote Sensing (ISPMSRS)， 2007， XXXVI， Part7/C 50:493-498(索普菲爾-于格爾，湯熱爾-斯特凡，科普布勒-馬蒂亞斯，伊藤-克勞斯.雙視場角度測量系統(tǒng)-野外測量角度系統(tǒng).第十屆國際物理測量與遙感光譜特征會議，2007，XXXVI， Part7/C 50: 493-498).[7] Suomalainen Jj Hakala Tj Peltoniemi Jj Puttonen E. PolarizedmultianguIar reflectance measurements using the Finnish Geodetic InstitudeField Goniospectrometer [J]· Sensors, 2009，9: 3891-3907 (索馬萊寧-尤哈，哈卡拉-泰穆，佩爾托涅米-托尼，普托寧-艾杜.利用芬蘭大地測量研究院野外角度測量儀實現(xiàn)偏振多角度測量.傳感器，2009，9: 3891-3907).
發(fā)明內(nèi)容[0013]本實用新型的目的在于提供一種便攜式手動多角度測量裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本實用新型可以結(jié)合地物光譜儀對地面目標(biāo)在不同角度的反射信息進行測量，具有方便攜帶、操作簡單、測量范圍大、對測量環(huán)境要求低、測量精度高等優(yōu)勢。本實用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)便攜式手動多角度測量裝置，包括水準(zhǔn)泡式底座I、手動角度調(diào)節(jié)裝置2、主探測架3、輔助探測架4、連接桿5、固定連接件6、探測筒7、角度盤8及可調(diào)節(jié)式底部支架9，其中，所述手動角度調(diào)節(jié)裝置2連接在水準(zhǔn)泡式底座I上，主探測架3及輔助探測架4分別平行固定在手動角度調(diào)節(jié)裝置2內(nèi)的步進電機轉(zhuǎn)動軸的兩端，所述主探測架3通過固定連接件6及兩個連接桿5與輔助探測架4連接，起到固定主探測架3的作用，主探測架3可以伸縮變化長度；所述主探測架3頂端通過固定連接件及連接桿5直接與探測筒7相連，所述主探測架3、輔助探測架4及探測筒7始終在同一平面。手動角度調(diào)節(jié)裝置2為步進電機改裝而成，將電控驅(qū)動變化成手動驅(qū)動，并且通過轉(zhuǎn)向輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸驅(qū)動。探測架底部與手動驅(qū)動的步進電機轉(zhuǎn)動軸直接相連接，通過手動驅(qū)動步進電機帶動探測架實現(xiàn)探測架角度的變 化。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的兩側(cè)分別設(shè)置移動把手，可以移動整個測量裝置，水準(zhǔn)泡式底座I的底部設(shè)置可調(diào)節(jié)式底部支架9。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的材質(zhì)為鑄造鋁，起到固定整個裝置的作用。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的尺寸為20cmX40cm。所述的手動角度調(diào)節(jié)裝置2上固定設(shè)置角度盤8，用于確定探測架的角度。所述的探測筒7的外側(cè)設(shè)置視場角刻度。本實用新型的有益效果在于在保證測量整體穩(wěn)定性的前提下，裝置的總重量為15 kg至20kg，并且設(shè)置了移動把手，只需要f 2人即可自由移動。在變換探測角度時只需手動調(diào)節(jié)手動角度調(diào)節(jié)裝置2，參照角度盤8讀數(shù)即可。測量距離范圍為O. 2^1. 5m，探測方向視場角可以通過變換測量筒長度調(diào)整，調(diào)整范圍為8° ^25°，對應(yīng)的測量直徑可變化范圍為3飛0cm，可以滿足對不同高度與面積地物多角度反射信息測量。由于測量裝置的占地面積小，可以在不同結(jié)構(gòu)表面固定，并且可以通過水平泡調(diào)整水平進行測量。測量角度精度為I. 5°，測量中心位置精度在最大測量距離時為3cm。本角度測量裝置可以結(jié)合現(xiàn)有的地物高光譜儀器對地進行觀測。而像PARABOLA受到測量波段波探測視場角度的限制，只能根據(jù)測量系統(tǒng)而選擇需要的參數(shù)與目標(biāo)，該儀器更適合在實驗室內(nèi)進行觀測。對于FIGOS而言，其電控系統(tǒng)與230kg的重量就限制了它對地觀測的便捷性。FIGIFIG0的缺點是對測量地面環(huán)境要求依然較高，而且需要至少兩個人才可以實現(xiàn)操作。本測量裝置的創(chuàng)新是分析以往儀器的不足之處，可以在野外環(huán)境中簡單、快捷、準(zhǔn)確的確定探測角度，同時可以快速移動，在不同地點進行觀測。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具體參數(shù)如下本實用新型總重量為15 kg 20kg，現(xiàn)有角度測量裝置最小重量為50kg。本實用新型探測架調(diào)整距離可以在O. 2^1. 5m內(nèi)自由變換探測高度，現(xiàn)有測量裝置都只能根據(jù)其結(jié)構(gòu)框架在其固定的距離探測。本實用新型探測視場角可以在8° ^25°范圍內(nèi)自由調(diào)整，現(xiàn)有裝置只能在8°、10°、25°三個視場角變化。[0026]本實用新型占地面積小，對實際放置環(huán)境要求低，本裝置的底座尺寸大小規(guī)格20cmX 40cm，而現(xiàn)有裝置最小的 占地面積為O. 7m2，較大的為10m2，在野外很不容易放置。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、水準(zhǔn)泡式底座；2、手動角度調(diào)節(jié)裝置；3、主探測架；4、輔助探測架；5、連接桿；6、固定連接件；7、探測筒；8、角度盤；9、可調(diào)節(jié)式底部支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的詳細內(nèi)容及其具體實施方式
。參見圖1，本實用新型的便攜式手動多角度測量裝置，包括水準(zhǔn)泡式底座I、手動角度調(diào)節(jié)裝置2、主探測架3、輔助探測架4、連接桿5、固定連接件6、探測筒7、角度盤8及可調(diào)節(jié)式底部支架9，其中，所述手動角度調(diào)節(jié)裝置2連接在水準(zhǔn)泡式底座I上，主探測架3及輔助探測架4分別平行固定在手動角度調(diào)節(jié)裝置2內(nèi)的步進電機轉(zhuǎn)動軸的兩端，所述主探測架3通過固定連接件6及兩個連接桿5與輔助探測架4連接，起到固定主探測架3的作用，主探測架3可以伸縮變化長度；所述主探測架3頂端通過固定連接件及連接桿5直接與探測筒7相連，所述主探測架3、輔助探測架4及探測筒7始終在同一平面。手動角度調(diào)節(jié)裝置2為步進電機改裝而成，將電控驅(qū)動變化成手動驅(qū)動，并且通過轉(zhuǎn)向輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸驅(qū)動。探測架底部與手動驅(qū)動的步進電機轉(zhuǎn)動軸直接相連接，通過手動驅(qū)動步進電機帶動探測架實現(xiàn)探測架角度的變化。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的兩側(cè)分別設(shè)置移動把手，可以移動整個測量裝置，水準(zhǔn)泡式底座I的底部設(shè)置可調(diào)節(jié)式底部支架9。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的材質(zhì)為鑄造鋁，起到固定整個裝置的作用。所述的水準(zhǔn)泡式底座I的尺寸為20cmX40cm。所述的手動角度調(diào)節(jié)裝置2上固定設(shè)置角度盤8，用于確定探測架的角度。所述的探測筒7的外側(cè)設(shè)置視場角刻度。參見圖I所示，本實用新型在實際使用時，首先選定測量目標(biāo)，固定手動角度測量裝置2，并通過水準(zhǔn)泡式底座I上的水準(zhǔn)泡調(diào)整至水平；隨后，根據(jù)目標(biāo)大小、高度調(diào)整探測距離與探測視場角(如在不同方向測量高度為O. 5m左右灌木的冠層，則可以根據(jù)冠層形成的面積大小調(diào)整測量高度)；最后，手動搖動手動角度調(diào)節(jié)裝置2的轉(zhuǎn)向輪，參照角度盤8讀出探測角度。如在不同方位變換探測角度時，只需轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)泡式底座I的方向即可，然后重復(fù)上述步驟。測量結(jié)束后，可以移動到下一目標(biāo)，重復(fù)進行測量。PARABOLA、FIG0S、FIGIFIG0等測量裝置的技術(shù)特征可以表述為在其要求的條件下可以快速的變換探測角度，在不同方向?qū)Φ赜^測，但是僅限于大面積平坦、均勻分布，且高度不超過20cm的地物目標(biāo)。而本測量裝置的測量距離范圍為O. 2 1. 5m，探測方向視場角調(diào)整范圍為8° ^25°，對應(yīng)的測量直徑可變化范圍為:T60cm，可以滿足對不同高度與面積地物多角度反射信息測量。[0038]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之 內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于手動角度調(diào)節(jié)裝置(2)連接在水準(zhǔn)泡式底座(I)上，主探測架(3)及輔助探測架(4)分別平行固定在手動角度調(diào)節(jié)裝置(2)內(nèi)的步進電機轉(zhuǎn)動軸的兩端，所述主探測架(3 )通過固定連接件(6 )及兩個連接桿(5 )與輔助探測架(4)連接；所述主探測架(3)頂端通過固定連接件及連接桿(5)直接與探測筒(7)相連，所述主探測架(3)、輔助探測架(4)及探測筒(7)始終在同一平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于 所述的水準(zhǔn)泡式底座(I)的兩側(cè)分別設(shè)置移動把手，底部設(shè)置可調(diào)節(jié)式底部支架(9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于所述的水準(zhǔn)泡式底座(I)的材質(zhì)為鑄造鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于所述的水準(zhǔn)泡式底座(I)的尺寸為20cmX40cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于所述的水準(zhǔn)泡式底座(I)的尺寸為20cmX40cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于所述的手動角度調(diào)節(jié)裝置(2)上固定設(shè)置角度盤(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式手動多角度測量裝置，其特征在于所述的探測筒(7)的外側(cè)設(shè)置視場角刻度。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式手動多角度測量裝置，適用于遙感信息測量分析、理論研究與應(yīng)用。手動角度調(diào)節(jié)裝置連接在水準(zhǔn)泡式底座上，主探測架及輔助探測架分別平行固定在手動角度調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的步進電機轉(zhuǎn)動軸的兩端，所述主探測架通過固定連接件及兩個連接桿與輔助探測架連接；所述主探測架頂端通過固定連接件及連接桿直接與探測筒相連，所述主探測架、輔助探測架及探測筒始終在同一平面。優(yōu)點在于方便攜帶、操作簡單、測量范圍大、對測量環(huán)境要求低、測量精度高、實用性強等。
文檔編號G01J3/02GK202793590SQ201220487030
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者呂云峰, 孫仲秋 申請人:長春師范學(xué)院