[发明专利]一种作物长势多角度遥感光谱探测装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种作物长势多角度遥感光谱探测装置及其使用方法，所述装置包括立柱，立柱上设有控制箱；立柱顶部设有观测管，观测管一端设有作物冠层反射光谱曲线探测装置另一端设有太阳入射光谱曲线探测装置。本发明可以集成两个不同波段范围、不同光谱分辨率的光谱仪，实现了双通道同步光谱探测，大大降低了数据间的时间差，增强了数据间的可比性；利用双通道设计对作物冠层进行不同遥感传感器光谱探测，保证了被测目标对象的一致性，保障了长时间序列数据分析结果和科学研究的可靠性和可信度；自动跟踪太阳以及多角度探测作物冠层光谱曲线，提高了数据精度，增强了遥感监测模型的可信度；结构简单，使用方便，便于野外携带和使用；节省成本。

技术领域

本发明涉及地物光谱观测、地表生态参量遥感信号探测、农业精准管理领域，尤其涉及一种作物长势多角度遥感光谱探测装置及其使用方法。

背景技术

光与物质相互作用引起物质内部原子及分子能级间的电子跃迁，使物质对光的吸收、反射、发射、散射等在波长及强度信息上发生变化，利用连续波长光谱探测仪测定物体在各波长位置的强度信息，构成一条连续的曲线，即为光谱曲线。影响光谱曲线变化的主要因素为物体组成成分、结构和表面状态。如果记录的强度信息代表物体对光的反射强度，该光谱曲线常称为“反射光谱曲线”；如果光谱探测仪朝向太阳，测定太阳的强弱变化，该光谱曲线称为“太阳入射光谱曲线”。

不同地物具有不同的反射光谱曲线特征，相同地物在不同状态下也具有不同的反射光谱特征，该状态既包括地物本身构成状态，也包括周围环境状况。针对农田作物而言，不同作物类型具有不同的反射光谱曲线特征，相同作物类型不同生长阶段、不同长势、不同健康状态(即生理生化指标不同)、不同光照强度下也具有不同的反射光谱曲线特征。对作物健康状态的监测主要是通过作物生理生化、生态指标参量等信息来指示，而作物不同的生理生化及生态参量又要求不同类型的遥感传感器，某些生态参量的遥感反演需要满足最低的光谱分辨率。

现有遥感传感器其光谱分辨率和光谱探测范围往往不能同时兼得，需要两个光谱仪搭配使用。作物长势或健康状态的监测评估，要求观测目标冠层前后一致，且能实现不间断的连续观测数据支持。在实际野外农田作物遥感光谱观测试验中，需要分别打开两个光谱仪，每个光谱仪分别先后测量参考白板和目标作物冠层的光谱曲线。整个操作过程不仅费力费时，前后两个光谱仪以及同一光谱仪前后两次的探测位置和高度也不能保证一致，稳定性不高，影响数据结果间的可比性。

很多指示作物生长状况的遥感指数都需要计算作物冠层光谱反射率，而获取太阳入射光谱曲线数据是计算冠层光谱反射率的前提。通常借助参考白板来采集光谱数据，近似代表太阳入射光谱曲线数据，始终采用垂直向下的观测方式；有些学者，会将光谱仪探头水平朝上，以获取太阳入射光谱曲线数据；上述两种获取太阳入射光谱曲线的方法，其观测方向不能随着太阳一天中的方位角变化而变化，在实际应用都有一定的局限性，影响作物冠层反射率的计算和对比分析精确度。

近地遥感光谱探测主要是为了通过长期深入研究作物实时生长状况与遥感光谱信息间的关联机制，进一步建立和修正用于航空航天卫星遥感或低空无人机遥感监测的遥感监测模型。而无论是航空航天遥感平台，还是日渐成熟低空无人机遥感平台，其获取的遥感数据均是代表一定空间尺度上的整个作物冠层光谱，其观测角度是变化的，这就要求作物冠层近地遥感光谱探测考虑多角度特性。过去，对地物进行多角度遥感光谱测量，往往完全由试验人员手持光谱仪进行观测，不仅操作劳动强度大，而且所获取的数据不准确。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种作物长势多角度遥感光谱探测装置及其使用方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：