一种测量系统及方法与流程

本发明属于测量技术领域，具体地，涉及一种测量系统及方法。

背景技术：

地表反照率和辐射能量测量时，传感器安装在高塔上。高塔的反射和辐射对反照率和辐射测量会有影响。但是由于设备和技术的局限，在现有的测量还中不能屏蔽高塔反射对辐射测量的影响，因此这种影响不能定量测量。另外，地表反照率表和辐射计的视场角理论上是180度，实际视场角在150-170度左右。在实际测量中，由于视场中干扰物的出现，对观测信号会有多少影响无法定量测量。因此亟需开发一种测量系统及方法，屏蔽高塔反射对辐射测量的影响，减小视场中干扰物的影响，以提高定量测量的准确度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测量系统及方法，该测量系统包括：主机；外罩，该外罩为研制的外罩，包括：基座，该基座下面有三个圆孔，用外罩的螺丝把该基座固定在该主机上，该基座的上半部是螺纹公口，该基座安装好后的高度和传感器底部持平；

一个母口罗圈挡板，挡板宽度和高度可调，通过安装不同挡板实现特定角度遮蔽；一个母口罗圈遮挡罩，遮挡罩高度可调，通过安装不同遮挡罩实现视场角的限定。通过该系统进行测量，该系统及方法用于特定角度遮蔽和不同视场角的限定，屏蔽铁塔、支架和环境等因素对测量信号的干扰，解决在地表反照率地面精确测量中由于支架和环境因素造成的测量不准确问题，得到地表反照率的代表性真值。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种测量系统，系统包括：

主机，为反照率表主机机身。

外罩，该外罩为研制的外罩，包括：

基座，该基座下面有三个圆孔，用外罩的螺丝把该基座固定在该主机上，该基座的上半部是螺纹公口，该基座安装好后的高度和传感器底部持平；

一个带母口罗圈的高度和宽度可调的挡板，用于不同角度的遮蔽；

一个高度可调的母口罗圈遮挡罩，用于不同视场的遮蔽。

通过该外罩可以有效去除干扰因素对观测结果的影响，利用该外罩计算反照率如下：

反照率＝有效半球上行辐射/有效半球下行辐射

其中对于特定角度遮蔽：

有效半球上行辐射＝半球上行辐射-塔基对上行辐射影响

有效半球下行辐射＝半球下行辐射-塔基对下行辐射影响

所述塔基对上行辐射影响可表示为∫θi↑θidθi，塔基对下行辐射影响可表示为∫θi↓θidθi，其中，i↑θi表示外罩遮挡角度范围内的上行辐射，i↓θi表示外罩遮挡角度范围内的下行辐射，θ是外罩遮挡角度的圆心角为θ＝2arctan(l/2r)；

对于特定视场遮蔽：

有效半球上行辐射＝限定视场角的上行辐射

有效半球下行辐射＝半球下行辐射

所述限定视场角的上行辐射是母口罗圈遮挡罩遮蔽后有效视场内的辐射，视场半径为r＝hgtan(fov/2)，其中h是反照率表距离地面的高度；

所述母口罗圈挡板，挡板高度和宽度可调，通过安装不同的挡板实现观测角度的遮蔽。所述挡板遮蔽角度计算公式为：θ＝2arctan(l/2r)；l是弧形挡板所对应的弦长，r是反照率表的半径。

所述母口罗圈遮挡罩，遮挡罩高度可调，通过安装不同遮挡罩实现视场角的限定，所述视场角计算公式为fov＝2arctan(r/h)，其中，r为反照率表的半径，h为遮光罩的高度。

本发明公开了一种测量方法，该方法应用于所述的系统中，对特定角度遮蔽的测量安装包括：按照气象辐射观测规范，将反照率表水平安装在高塔上；将基座固定在反照率表的底座上，固定方式可以为螺丝固定；根据高塔和反照率表安装距离，计算得到挡板的大小；在反照率表向上观测和向下观测辐射计上分别安装母口罗圈的挡板。安装方式为将母口罗圈的挡板固定在遮挡罩的基座上，固定方式为将母口罗圈与基座的公口螺纹拧紧。其中遮挡罩的中心与高塔的中心对齐。该方法测量的步骤是：测量遮挡罩遮挡后的下行辐射值；测量遮挡罩遮挡后的上行辐射值；计算遮挡后的地表反照率。

本发明还公开了一种测量方法，该方法应用于所述的系统中，对特定视场遮蔽的测量安装包括：按照气象辐射观测规范，将反照率表水平安装在高塔上；将基座固定在反照率表的底座上，固定方式可以为螺丝固定；根据观测视场要求，计算得到母口罗圈遮挡罩的高；在反照率表向下观测辐射计上安装遮挡罩，安装方式为将挡板固定在遮挡罩的基座上，固定方式为将母口螺纹与基座的公口螺纹拧紧。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为测量系统的示意图。

图2为母口罗圈挡板。

图3为母口罗圈遮挡罩。

图4为塔、挡板、反照率表关系图。

图5为视场角关系图。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

应当理解的是，在说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应当理解为具有在字典中限定的含义，而应理解为在以下原则的基础上具有与其在本发明上下文中的含义一致的含义：术语的概念可以适当地由发明人为了对本发明的最佳说明而限定。

参见说明书附图，图1为测量系统的示意图。图2为母口螺纹挡板。图3为母口螺纹遮挡罩。图4为塔、挡板、反照率表关系图。图5为视场角关系图。

参见图1，本发明公开了一种测量系统，所述系统包括：

主机，为反照率表主机机身。

外罩，该外罩为研制的外罩，包括：

基座，该基座下面有三个圆孔，用外罩的螺丝把该基座固定在该主机上，该基座的上半部是螺纹公口，该基座安装好后的高度和传感器底部持平；

一个带母口罗圈的高度和宽度可调的挡板，用于不同角度的遮蔽；

一个高度可调的母口罗圈遮挡罩，用于不同视场的遮蔽。

通过该外罩可以有效去除干扰因素对观测结果的影响，利用该外罩计算反照率如下：

反照率＝有效半球上行辐射/有效半球下行辐射

其中对于特定角度遮蔽：

有效半球上行辐射＝半球上行辐射-塔基对上行辐射影响

有效半球下行辐射＝半球下行辐射-塔基对下行辐射影响

所述塔基对上行辐射影响可表示为∫θi↑θidθi，塔基对下行辐射影响可表示为∫θi↓θidθi，其中，i↑θi表示外罩遮挡角度范围内的上行辐射，i↓θi表示外罩遮挡角度范围内的下行辐射，θ是外罩遮挡角度的圆心角为θ＝2arctan(l/2r)。

对于特定视场遮蔽：

有效半球上行辐射＝限定视场角的上行辐射

有效半球下行辐射＝半球下行辐射

参见图2，母口罗圈的挡板，挡板高度和宽度可调，通过安装不同的挡板实现观测角度的遮蔽。所述挡板遮蔽角度计算公式为：θ＝2arctan(l/2r)；l是弧形挡板所对应的弦长，r是反照率表的半径。

进一步地，所述系统还包括一个挡板，该挡板包括下部的母口罗圈的挡板和上部的挡板，其中罗圈和基座中的公口罗圈高度一致。

进一步地，针对不同大小的高塔，所述挡板的宽度可选，针对不同大小的高塔，挡板的长度根据传感器架设高度确定。

进一步地，所述挡板的宽度根据传感器和塔的距离计算得到，公式为：

其中l是弧形挡板所对应的弦长，弧形挡板的半径是反照率表的半径，h是反照率表中心到塔的距离，h是反照率表的半径，l是塔的直径。

进一步地，所述安装不同罗圈实现视场角的限定，视场半径为r＝hgtan(fov/2)，其中h是反照率表距离地面的高度；遮挡后的视场内地物反照率计算公式为：

视场角内接收到的上行辐射＝∫fovi↑θidθi

半球下行辐射＝∫2πi↓θidθi

参见图3，一个高度可调的母口罗圈遮挡罩，用于不同视场的遮蔽。其中罗圈和基座中的公口罗圈高度一致，发黑遮挡罩的高度可选。

图4示出了塔、挡板呵呵反照率表之间的位置几何关系。

图5示出了发黑遮光罩和反照率表之间的视场关系。

本发明公开了一种测量方法，应用于上述系统中，对特定角度遮蔽的测量安装包括：按照气象辐射观测规范，将反照率表水平安装在高塔上；将遮挡罩的基座固定在反照率表的底座上，固定方式可以为螺丝固定；根据高塔和反照率表安装距离，计算得到挡板的大小；在反照率表向上观测和向下观测辐射计上分别安装遮挡罩。安装方式为将挡板固定在遮挡罩的基座上，固定方式为将母口罗圈与基座的公口螺纹拧紧，其中遮挡罩的中心与高塔的中心对齐。

进一步地，测量的步骤是：测量带母口罗圈的挡板遮挡后的下行辐射值；测量带母口罗圈的挡板遮挡后的上行辐射值；计算遮挡后的地表反照率。

本发明还公开了一种测量方法，应用于上述系统中，对特定视场遮蔽的测量安装包括：按照气象辐射观测规范，将反照率表水平安装在高塔上；将遮挡罩的基座固定在反照率表的底座上，固定方式可以为螺丝固定；根据观测视场要求，计算得到遮挡罩的高；在反照率表向上观测和向下观测辐射计上分别安装遮挡罩，安装方式为将挡板固定在遮挡罩的基座上。

进一步地，测量的步骤是：测量下行辐射值；测量遮挡罩遮挡后的上行辐射值；计算遮挡后的地表反照率。

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。