专利名称：便携式手动多角度观测架的制作方法
技术领域：
本发明属于地学领域，具体涉及遥感地面观测技术。
背景技术：
多角度遥感实验数据的获取是遥感发展的关键点之一，除了遥感专 用的辐射测量仪器，还需要有多角度观测装置，现有的多角度测量装置 根据其测量方式主要分为两类
(1) 传感器围绕固定中心点进行半球扫描，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), 此测 量方式在各个角度所测量目标物的不一致性导致目标地物必须保证均
(2) 保持目标物与传感器的距离固定，通过移动传感器对同一目标 物进行半球测量。代表性测量装置为瑞士苏黎世大学遥感实验室的 FIG0S (Sandmeier， 1999， IEEE)。此类装置采取方位轨，天顶弧及自动
测量方式，能够在短时间内进行观测，但是关键的主平面观测却受观测 架自身在地面形成的阴影干扰，2m的测量高度也要求目标地物相对矮 小均一。该装置耗资巨大且体型笨重，严重限制了其推广性。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式手动多角度观测架，以解决现有大 多数多角度测量系统所存在的耗资大、便携性差、测量高度唯一以及仪 器本身在热点方向形成严重阴影干扰等技术问题。
本发明所述的便携式手动多角度观测架，它主要由四个部分组成高度可调且用于支撑与固定观测系统的三角架、控制测量方位的旋转基 座、主杆倾斜角度调整装置、控制测量高度的主杆和用于安装传感器探 头的横杆；所述三角架固定在旋转基座下端，旋转基座由位于下端的转 盘座和位于上端的支撑下盘，通过推动轴承实现转动连接，在转盘座上
设有与支撑下盘相抵的起松开锁紧作用的调整螺栓；在支撑下盘上安装 固定有支撑盘，该支撑盘为框架结构，其内通过线轮支架及轴安装有线 轮，线轮一端设有摇把，在该支撑盘上端安装固定有轴承架，与线轮同 方向设置的中轴通过球轴承固定在所述轴承架上，所述主杆通过所述中 轴活动固定在轴承架上，有两个较短的侧辅助管的一端分别通过转轴活 动固定在支撑盘上端，侧辅助管的另一端分别固定有轮子且相互呈一定 角度张开，有一根不锈钢丝绳绕过两个轮子和线轮后两端共同固定在主 杆的适当位置上；有一个与主杆垂直位置重叠设置的中辅助管，其顶部 位于主杆固定不锈钢丝绳处下方且固定有支撑不锈钢丝绳的导向轮子， 主杆的结构由根据需要调整高度的若干节管焊件组成，横杆通过加强 杆将其一端固定于主杆顶部，另一端为用于安装传感器探头的固定板。
如上所述的便携式手动多角度观测架，在支撑盘上设置一个角度尺， 与中轴同步转动的指针位于该角度尺的前方。 本多角度观测系统具有以下几个方面的特点
(1) 造价低所有支架、横杆和主杆等均由不锈钢管组成；方位与 天顶控制台合二为一，即在变换方位的旋转基座上安装控制观测天顶角 的普通量角装置与指示针；人工操作代替电机操控，减轻重量的同时降 低耗费。
(2) 结构精简，可操作性强整套装置仅包含十几根不锈钢管与一 个简易操作平台，通过卡扣或销子完成安装，简单便捷。整体结构简单， 便于保养维修；(3) 测量高度灵活可变针对不同结构的目标地物，选择不同的测 量高度。本测量系统除了通过改变主杆数目调节测量高度外，还可使横 杆沿主杆上下移动，移动范围为1节主杆长度。另外用于支撑的三脚架
高度也可根据具体地物在0 2m范围内进行调整。此设计使得本观测系
统适于对大多数地表覆盖类型进行多角度地面测量。
(4) 热点捕捉由于横杆长度达1.5m，太阳主平面观测视场内不存 在除横杆与探头本身在内的其它仪器阴影，而横杆与探头所形成的较小 投影相对于视场来说可忽略不计，故此设计能够较为精确地捕捉地表方 向性特征中的重要现象一热点。
(5) 重量轻整体重量不超过20公斤，便于携带；手动操作，可在
没有电源的条件下使用。 图l是本发明的主视图。
图2是
图1的沿A-A方向的剖视图。 图3是图1的左视图。
具体实施例方式
本发明的结构参见图1至图3。它主要由四个部分组成高度可调 且用于支撑与固定观测系统的三角架、控制测量方位的旋转基座、主杆
倾斜角度调整装置、控制测量高度的主杆和用于安装传感器探头的横杆; 所述三角架参见图l，它由上支脚23、脚架锁紧件35、下支脚24及地 脚25组成，三角架固定在旋转基座下端，旋转基座是由位于下端的转盘 座19和位于上端的支撑下盘14配合，通过推动轴承18实现转动连接组 成，在转盘座19上设有与支撑下盘14相抵的起松开锁紧作用的调整螺 栓39;在支撑下盘14上安装固定有支撑盘1，该支撑盘l为框架结构， 其内通过线轮支架11及轴13安装有线轮12，线轮12 —端设有摇把42，在该支撑盘1上端安装固定轴承架2，与线轮12同方向设置的中轴7通 过球轴承41固定在所述轴承架2上，主杆下端通过中轴7活动固定在支 撑盘1上。有两个较短的侧辅助管9的一端分别通过转轴活动固定在支 撑盘1上端，另一端相互呈一定角度张开，它们的端部分别固定有轮子 10，有一根不锈钢丝绳44绕过两个轮子10和线轮12后两端共同固定在 主杆的适当位置上；有一个与主杆垂直位置重叠设置的中辅助管8，其 顶部位于主杆固定不锈钢丝绳处下方且固定有支撑不锈钢丝绳的导向轮 子。主杆为多杆可伸縮结构，包括管焊件4、 5、 6及锁紧件，共称主杆。 横杆30通过加强杆32将其一端固定于主杆顶部，另一端为用于安装传 感器探头的固定板33。在支撑盘上设置一个角度尺21，与中轴7同步 转动的指针22位于该角度尺21的前方。为尽量避免仪器本身对测量的 影响，观测架所有表面均涂黑。
手动多角度观测架各部位组成及调整原理
一.组成
1. 主杆参见图1、 3主要由管焊件4、 5、 6及横杆30、加强杆32、 支脚锁紧件50等组成，可作倾斜运动；
2. 支架包括支撑与固定观测系统的三角架、控制测量方位的旋转基 座、主杆倾斜角度调整装置参见图1、 2，主要由转盘座19及上支脚 23、下支脚24、脚架锁紧件35、地脚25等组成，支架的角度可以调整； 在图2中，37是转动螺钉，它是侧辅助杆的旋转轴，工作时，辅助杆围 绕它打开适当角度，携带时，可以将辅助杆收拢，减小空间以便携带； 15是主轴锁紧件，采用包紧的方式锁紧主轴；38是腿螺钉，是旋转座与 上支脚的连接件；16是加强柱，辅助加强支撑盘与下支撑盘的连接。
辅助部件参见图1、 2，主要由中辅助杆8、侧辅助杆9、钢丝绳 44、钩子27、固定钩子的拉板26及蝶形螺母28、轮子10、轮螺钉36等组成，辅助主杆运动；
3.其它零部件参见图2、 3，线轮支撑架上的支撑盘l、倾斜锁紧 杆34、角度尺21、指针22、仪器板33等。 二.调整
1. 主杆的高度调整根据需要可有以下几种方式
① 主杆由三根管焊件组成，需要时可将中间管焊件5卸下，把管焊 件6直接与管焊件4连接，可降低高度；
② 横杆高度调整松开管焊件6上的三通29，横杆可作上下的微调;
③ 支架高度调整主要是调整支脚23的角度来实现高度的调整；
2. 主杆倾斜角度调整主杆倾斜角度调整是人工转动摇把组件42
带动轴13，经轴带动线轮12转动；钢丝绳44缠绕在线轮上，两端头固 定在钩子27上，钩子与主杆4固定，钩子高度可以调整，以张紧钢丝绳;
形成一个钢丝环，线轮转动时钢丝绳拉动主杆倾斜转动，主杆可以在土
70°范围内调整；
3. 主杆旋转调整支撑下盘14以及其上的零部件均与旋转轴17连 接为一体，用轴承与支架转盘座19连接，松开锁紧39转动支撑下盘， 实现主杆的旋转360。调整。
本发明的测量原理本装置可对地表方向性特征进行全方位，全天
顶测量，角度采样分辨率可视具体情况设定。对于类似垄状作物，为縮
短测量时间，可选择四个典型平面进行测量，它们分别是太阳主平面， 垂直太阳主平面；顺垄平面；垂直垄平面。每个平面测量前后均对较为 理想的漫射参考板进行垂直观测。 测量步骤如下-
①观测架安装所有组成部分通过卡扣与螺丝进行连接，支撑架与 主杆数目视地物复杂程度而定；② 探头固定仪器探头安装至横杆一端的固定板上，并用胶带将光 纤或电缆粘于观测架上，以避免其对观测的影响；
③ 观测架、参考板、测量人员及相应设备就位在不破坏选定观测 视场的前提下，将观测架移至目标地物中；根据观测架高度与位置确定 参考板的架设点，参考板由可升降的对中杆与自制的托盘支撑；
④ 参考板测量利用旋转基座将探头调整至参考板正上方，对参考 板进行垂直观测；
⑤ 目标平面多角度测量根据罗盘定向及阴影辅助方法，寻找目标 平面；继而对目标平面进行-70° 70°天顶的观测，角度步长可自由选 取(如5°或10° );
⑥ 重复步骤④ ⑤直到完成所有目标平面的观测；
⑦ 拆卸观测架，完成测量。
权利要求
1、一种便携式手动多角度观测架，其特征在于它主要由四个部分组成高度可调且用于支撑与固定观测系统的三角架、控制测量方位的旋转基座、主杆倾斜角度调整装置、控制测量高度的主杆和用于安装传感器探头的横杆；所述三角架固定在旋转基座下端，旋转基座由位于下端的转盘座和位于上端的支撑下盘，通过推动轴承实现转动连接，在转盘座上设有与支撑下盘相抵的起松开锁紧作用的调整螺栓；在支撑下盘上安装固定有支撑盘，该支撑盘为框架结构，其内通过线轮支架及轴安装有线轮，线轮一端设有摇把，在该支撑盘上端安装固定有轴承架，与线轮同方向设置的中轴通过球轴承固定在所述轴承架上，所述主杆通过所述中轴活动固定在轴承架上，有两个较短的侧辅助管的一端分别通过转轴活动固定在支撑盘上端，侧辅助管的另一端分别固定有轮子且相互呈一定角度张开，有一根不锈钢丝绳绕过两个轮子和线轮后两端共同固定在主杆的适当位置上；有一个与主杆垂直位置重叠设置的中辅助管，其顶部位于主杆固定不锈钢丝绳处下方且固定有支撑不锈钢丝绳的导向轮子，主杆的结构由根据需要调整高度的若干节管焊件组成，横杆通过加强杆将其一端固定于主杆顶部，另一端为用于安装传感器探头的固定板。
2、 如权利要求1所述的一种便携式手动多角度观测架，其特征在于: 在支撑盘上设置一个角度尺，与中轴同步转动的指针位于该角度尺的前 方。
全文摘要
本发明公开了一种便携式手动多角度观测架，它主要由四个部分组成三角架、旋转基座、倾斜角度调整装置、主杆和横杆；所述三角架固定在旋转基座下端，旋转基座上端安装固定有线轮，线轮一端设有摇把，在旋转基座上端安装中轴，主杆底部与中轴固定，有两个较短的侧辅助管的一端分别固定在旋转基座上端，另一端相互呈一定角度张开，它们的端部分别固定有轮子，有一根不锈钢丝绳绕过两个轮子和线轮后两端共同固定在主杆的适当位置上；横杆一端固定于主杆顶部，另一端为安装传感器探头的固定板。本发明可以解决现有大多数多角度测量系统所存在的耗资大、便携性差、测量高度唯一以及仪器本身在热点方向形成严重阴影干扰等技术问题。
文档编号G01V8/00GK101477213SQ20091007792
公开日2009年7月8日 申请日期2009年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者任华忠, 刘亚琪, 张吴明, 凌 朱, 王颢星, 阎广建, 玲 陈 申请人:北京师范大学