一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法

摘要

本发明涉及一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法，包括角度盘、探头支臂、探头位置监控装置和测量装置，所述角度盘包括圆弧杆、底横杆、旋转支点和角度固定夹，所述圆弧杆边缘均匀标有角度刻度，所述角度固定夹固定在圆弧杆的边缘，所述旋转支点位于圆弧杆的圆心处，所述圆弧杆固定在底横杆上方；所述探头支臂包括L型支臂和探头盒，所述L型支臂的长杆通过旋转支点与角度盘旋转连接，所述探头盒安装在L型支臂的短杆上。本发明的有益效果为：角度盘和探头支臂可分别在水平面360度方位角与垂直面180度观测角范围内任意转动，角度调节自由、准确，制作成本低廉，操作精度可靠、简易便捷。

说明书

技术领域

本发明涉及涉及遥感和光谱学领域，特别是涉及一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法。

背景技术

双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）表示不同入射条件下物体表面在任意观测角的反射特性，它所确定的反射特性只取决于物体表面本身的特性，因此它是有效地描述目标表面在半球空间的光辐射特性的最佳物理量，所以通过研究BRDF可以实现对目标地物的空间分布结构的反演。美国学者 Nicodemus 于 1970 年正式提出双向反射分布函数，公式为：

                           

式中 (θ，φ) 分别是球坐标下的天顶角和方位角，下标i，r分别代表入射量和反射量；dLr (θi，φi，θr，φr) 为 (θr，φr) 方向上的反射亮度dEi (θi，φi)为 (θi，φi)方向上的入射照度，则双向反射分布函数定义为沿 (θr，φr) 方向出射的辐射亮度 dLr (θi，φi，θr，φr)与沿 (θi，φi) 方向入射到被测表面的辐照度dEi  (θi，φi) 之比。

图1是描述光束和目标表面关系的BRDF几何图。BRDF被定义为两个无穷小量的比值，这不适用于实际测量，在实际测量时，BRDF在非零区间近似为常数，可将上式改写成如下形式：

                          

在野外不同观测角条件下测量地物的反射率，需要能对多种角度实现控制的测量平台，并可将平台与仪器进行有效连接。现有的专利产品多是固定有限的观测角度，难以适应野外多样的观测条件，且成本较高，因而需要设计既能满足精度需要、制作和操作又均简易的测量平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法，包括角度盘、探头支臂、探头位置监控装置和测量装置，所述角度盘包括圆弧杆、底横杆、旋转支点和角度固定夹，所述圆弧杆边缘均匀标有角度刻度，所述角度固定夹固定在圆弧杆的边缘，所述旋转支点位于圆弧杆的圆心处，所述圆弧杆固定在底横杆上方；所述探头支臂包括L型支臂和探头盒，所述L型支臂的长杆通过旋转支点与角度盘旋转连接，所述探头盒安装在L型支臂的短杆上；所述探头位置监控装置包括调节杆、摄像头、水平气泡、激光发射器和电脑，所述调节杆与L型支臂相连接，所述水平气泡和摄像头均安装在L型支臂的短杆上，所述激光发射器安装在探头盒上，所述摄像头和激光发射器均与电脑连接；所述测量装置包括反射率测量探头和反射率测量主机，所述反射率测量探头与激光发射器相互平行，所述反射率测量探头和反射率测量主机相连接。

进一步的，所述底横杆的左、右两端均设有水准气泡。

进一步的，所述底横杆左、右两端的下方均设有T型螺杆。

进一步的，所述调节杆的顶端设有调节关节，所述调节杆通过调节关节与L型支臂的短杆相连接。 

本发明还包括一种利用上述的简易地表双向反射率测量支架的测量方法，包括以下步骤：

（1）将反射率测量探头安装在探头盒内，然后通过旋转支点将探头支臂与角度盘连接； 

（2）检查反射率测量探头与反射率测量主机，摄像头、激光发射器与电脑之间的线路，打开电脑上的摄像头监视窗口；

（3）将角度盘固定在与太阳光入射方向平行或垂直的位置，作为第一个观测方位角位置；

（4）调节T形螺杆，使底横杆两端的水准气泡处于正中，保持角度盘垂直；

（5）将L型支臂移动至所需的观测角度，并通过角度盘上的角度固定夹将其固定；

（6）在电脑上打开激光发射器，确定反射率测量探头的测量位置，通过调节调节杆的高度，并观察电脑上的监视视频，使L型支臂短杆上的水平气泡处于正中； 

（7）关闭激光发射器，点击反射率测量主机按钮开始测量；

（8）将L型支臂移动至下一个观测角度，重复步骤5－7，直至本方位角设定的所有观测角度数据测量完毕；

（9）将与L型支臂连接的角度盘移动至下一个方位角，重复步骤4－8；以及

（10）重复步骤9，直至本样方所有设定方位角、观测角数据测量完毕。

本发明的有益效果为：角度盘和探头支臂可分别在水平面360度方位角与垂直面180度观测角范围内任意转动，角度调节自由、准确，制作成本低廉，操作精度可靠、简易便捷。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是BRDF参数示意图；

图2是本发明实施例所述一种简易地表双向反射率测量支架的结构示意图。

图中：

1、圆弧杆；2、底横杆；3、旋转支点；4、水准气泡；5、T形螺杆；6、角度固定夹；7、L型支臂； 8、探头盒；9、调节杆；10、调节杆关节；11、摄像头；12、水平气泡；13、激光发射器；14、电脑；15、反射率测量探头；16、反射率测量主机。

具体实施方式

如图2所示，本发明实施例所述的一种简易地表双向反射率测量支架及测量方法，包括角度盘、探头支臂、探头位置监控装置和测量装置，所述角度盘包括圆弧杆1、底横杆2、旋转支点3和角度固定夹6，所述圆弧杆1边缘均匀标有角度刻度，所述角度固定夹6固定在圆弧杆1的边缘，所述旋转支点3位于圆弧杆1的圆心处，所述圆弧杆1固定在底横杆2上方；所述探头支臂包括L型支臂7和探头盒8，所述L型支臂7的长杆通过旋转支点3与角度盘旋转连接，所述探头盒8安装在L型支臂7的短杆上；所述探头位置监控装置包括调节杆9、摄像头11、水平气泡12、激光发射器13和电脑14，所述调节杆9与L型支臂7相连接，所述水平气泡12和摄像头11均安装在L型支臂7的短杆上，所述激光发射器13安装在探头盒8上，所述摄像头11和激光发射器13均与电脑14连接；所述测量装置包括反射率测量探头15和反射率测量主机16，所述反射率测量探头15与激光发射器13相互平行，所述反射率测量探头15和反射率测量主机16相连接。

所述底横杆2的左、右两端均设有水准气泡4。所述底横杆2左、右两端的下方均设有T型螺杆5。所述调节杆9的顶端设有调节关节10，所述调节杆9通过调节关节10与L型支臂7的短杆相连接。 

利用本发明实施例所述的简易地表双向反射率测量支架的具体测量步骤如下：

（1）将反射率测量探头15安装在探头盒8内，然后通过旋转支3点将探头支臂与角度盘连接； 

（2）检查反射率测量探头15与反射率测量主机16，摄像头11、激光发射器13与电脑14之间的线路，打开电脑14上的摄像头监视窗口；

（3）将角度盘固定在与太阳光入射方向平行或垂直的位置，作为第一个观测方位角位置；

（4）调节T形螺杆5，使底横杆2两端的水准气泡处于正中，保持角度盘垂直；

（5）将L型支臂7移动至所需的观测角度，并通过角度盘上的角度固定夹6将其固定；

（6）在电脑14上打开激光发射器13，确定反射率测量探头15的测量位置，通过调节调节杆9的高度，并观察电脑上的监视视频，使L型支臂短杆上的水平气泡12处于正中； 

（7）关闭激光发射器，点击反射率测量主机按钮开始测量；

（8）将L型支臂移动至下一个观测角度，重复步骤5－7，直至本方位角设定的所有观测角度数据测量完毕；

（9）将与L型支臂连接的角度盘移动至下一个方位角，重复步骤4－8；

（10）重复步骤9，直至本样方所有设定方位角、观测角数据测量完毕。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。