[发明专利]观测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精准农业研究领域，具体涉及一种面向服务于农业精准管理的作物信息快速获取的多传感器、多用途、多角度观测装置及方法。

背景技术

快速、无损获取农田作物生长信息是现代化数字农业发展的必然趋势，近地多角度、多方位立体观测信息获取是遥感发展的重要方向之一。为了更好地获取地物三维层面的遥感信息，及时到位地制定田间生产管理措施，有必要对作物不同生育期的氮素垂直分布机理进行研究；为了搞清楚不同病虫害在作物结构层次上的传播趋势及影响，有必要展开结构层次上的观测研究；为了对经济作物喷药后的药效效果进行评价，有必要开展立体维上的多层次观测研究；为了更好地研究地物辐射方向性的定量模型，有必要获取从可见光到热红外的多方位、多角度遥感观测数据。经调研发现，国内外田间观测专用地各种遥感辐射测量仪器不断在更新换代，可是面向精准农业实用的多传感器、多用途、多角度遥感观测装置还未见报道。

目前，有代表性的多角度测量装置都仅限于卫星应用，如美国JPL的PARABOLA便携式地表及大气各向异性测量装置(Deering，1986，Remote Sensing of Environment；Abdou，2000，Journal of Geophysical Research)，该设备在各个角度所测量的目标位置是变化的，不能保证目标地物的均匀。美国Nebraska大学(1992)发明了适合野外的大型机械手Hercules和Goliath，进行地表发射辐射和热辐射的全方位多角度自动测定，但是该设备结构复杂，投资昂贵。瑞士苏黎世大学遥感实验室的FIGOS(Sandmeier，1999，IEEE)。该装置采取方位圆形轨道和天顶弧架构，能在短时间内进行自动观测。但是该仪器容易受天顶弧的阴影影响，测量高度唯一。中国科学院地理科学与资源研究所(2004)发明了一种全方位多角度地面测定平台，虽然可以实现全方位多角度的测量，但是观测架本身的阴影严重影响了观测数据质量，仅局限于遥感观测领域，且无法搭载多种仪器同时观测。北京师范大学(2009)提出了一种便携式手动多角度观测架，解决了遥感观测中高度唯一、便携性差、阴影干扰大的问题，但是同样存在观测平台载重低，无法搭载成像高光谱仪。北京农业智能装备技术研究中心(2009)提出了移动多角度观测平台，实现了全方位、多角度对同一热点进行观测，且传感器距热点的位置可调，但是因其角度变动操作时间较长，观测臂高度不可调节，不同观测角度时观测目标发生变化，在精准农业应用上有一定局限性。

因此，精准农业研究领域有必要开发一种多传感器、多角度同时工作的多用途观测平台。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种面向作物信息快速获取的多传感器、多角度、多用途观测装置及方法，以克服现有装置机动性差、操作周期长、无法搭载成像光谱仪等多种传感器、观测目标不一致、架子阴影影响严重的缺点。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种观测装置，包括：

可移动装置；

高度可调的观测架，固定于所述可移动装置上，所述可移动装置上与所述观测架相对的一侧放置有蓄电池；

所述观测架包括支撑架以及方位角和天顶角可调的弧形轨道；

所述弧形轨道包括仪器平台，所述仪器平台上搭载有多个不同的传感器(成像光谱仪、高清相机、GPS仪等仪器)；

所述观测架上安装有液压千斤顶，由液压千斤顶实现高度精确调整。

优选地，所述仪器平台包括步进式电机和面板。

优选地，所述观测架还包括与所述支撑架垂直的横梁，以及位于所述横梁与支撑架之间的斜撑。

优选地，所述观测架还包括安装于所述横梁一端的涡轮式电机。

优选地，所述涡轮式电机上具有卡槽。

优选地，所述面板由五块钻孔的铝合金板以螺丝固定而成，所述多个传感器同时搭载于所述面板上。

优选地，分别与所述涡轮式电机和步进式电机连接的电脑。

本发明还提供了一种使用所述装置进行数据采集的方法，包括以下步骤：

S1、可移动装置将所述装置移动到待测目标区域；

S2、根据测量要求，将横梁调整到合适长度，保证足够的成像范围；

S3、根据测量要求，使液压千斤顶将支撑架调整到合适高度；

S4、根据测量要求，在仪器平台上搭载不同用途的多个传感器；

S5、蓄电池供电，接通电脑、涡轮式电机和步进式电机；

S6、涡轮式电机调整弧形轨道到合适的观测位置；