一种地物光谱仪手持测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及地物光谱仪辅助测量设备研究领域，特别涉及一种地物光谱仪手持测量装置及其测量方法，可安装两个光纤探头，并规范角度进行测量。

背景技术：

目前地物光谱仪配备的测量装置如图1所示，包括枪形手柄本体、光纤探头，该测量装置在使用时存在较多的问题及缺点。大多数情况下，进行水面光谱测量时，实验环境都在船上进行，根据测量规范，在利用dualrs双通道系列地物光谱仪进行水面光谱采集时，需要尽可能的避免物体阴影及水面杂物的影响，且需要利用两个光纤探头分别同时对水面及天空进行数据采集，两探头之间需按照一定的几何角度进行测量。在此测量条件下现有枪形手柄这类装置表现出以下缺点：1)枪形手柄过短无法将测量探头尽可能的伸出船外以防止水面白沫、船体自身及其阴影的影响；2)测量时需要至少两个人配合才能进行实验(控制两个手柄及电脑)；3)利用两个探头同时进行水面及天空数据采集时不容易对观测角度进行控制，并且需要测量人员具备一定的观测知识，人力需求大且经验技术要求高。

另外，由于测量人员身高的限制，无法利用该枪形手柄对高度相对较高的灌木等植被进行冠层的光谱测量，且无法尽可能的避免测量人员及其阴影的污染。

因此，需要提供一种地物光谱仪手持测量装置及其测量方法，可安装两个光纤探头且能够自由调节杆体长度及探头指向角度。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种地物光谱仪手持测量装置，该测量装置可同时安装两个光纤探头，可自由调节杆长度及探头角度，操作方便。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述地物光谱仪手持测量装置的测量方法，该方法同时利用两个光纤探头进行测量，具有测量规范、方便、快速的优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种地物光谱仪手持测量装置，包括手柄、杆体、探头固定装置，杆体一端固定在手柄的前方，探头固定装置固定在杆体的另一端；杆体为可伸缩杆，内部中空以用于放置地物光谱仪裸光纤；探头固定装置包括两个枪型手柄，测量时光纤探头固定在枪型手柄前端，枪型手柄相较于杆体在垂直方向的角度可调，且该角度通过角度计量器进行显示；手柄上设有一用于测量过程中调节测量杆的水平程度的水平气泡仪，手柄末端设有防止光纤弯折的防折螺线圈。

优选的，在所述杆体最顶部一节两侧各有一个椭圆形小孔。以用于光纤探头从杆体内伸出。

更进一步的，在所述杆体最顶部一节设有一个橡胶塞，橡胶塞顶部为实体圆柱结构，下部呈两侧对称的楔状结构，楔状结构的形状与椭圆形小孔相对应。采用该楔状结构，方便在安装两条光纤时引导光纤从椭圆小孔伸出杆体，同时通过旋转橡胶塞挤压(橡胶弹性挤压，可防止压坏光纤)光纤可起到固定的作用。

具体的，所述防折螺线圈呈圆锥状，靠近手柄端为圆锥底，其以螺纹方式固定在手柄上。从而可以防止测量过程中光纤大角度弯折。

优选的，所述探头固定装置通过一锁紧装置固定在杆体最顶部一节的前端，该锁紧装置包括两个半圆形固定圈，每个固定圈的上方、下方均设有凸起，两个半圆形固定圈通过螺丝将上述凸起进行固定，使固定圈套接在杆体最顶部一节的外围；每个固定圈的一侧均设有立柱，角度计量器和枪型手柄固定在该立柱上，角度计量器在立柱上不可旋转，枪型手柄可旋转。从而可以设定和查看枪型手柄与测量杆杆体之间的夹角。

优选的，所述枪型手柄包括枪型手柄本体以及设置在枪型手柄本体内的旋转控制装置，旋转控制装置包括松紧按钮、压紧机构、弹簧以及咬合齿轮，所述压紧机构为倒t型结构，上端与松紧按钮连接，松紧按钮用于调节压紧机构在枪型手柄本体内的上下位置，压紧机构下端为圆弧锯齿边，在固定时与咬合齿轮啮合；弹簧一端固定在枪型手柄本体内腔壁上，另一端固定在压紧机构上。

更进一步的，所述枪型手柄的尾部设有防折橡胶圈。同样是为了防止光纤弯折。

更进一步的，所述枪型手柄的顶端设有安装端，该安装端外围设有用于安装测量镜头的螺纹。从而可以根据需要固定不同视场角角度的测量镜头。

更进一步的，所述枪型手柄本体底部设有透视孔。以便查看旋转角度。

一种基于上述地物光谱仪手持测量装置的测量方法，步骤是：

(1)将地物光谱仪的光纤探头分别固定在两个枪型手柄的前端；

(2)将杆体收缩到预定长度，并将两个枪型手柄均由水平状态向下旋转90度，控制杆体水平，垂直测量参考板反射能量；

(3)将其中一个枪型手柄由水平向上旋转45度，另外一个枪型手柄由水平向下旋转45度，将杆体伸长，在背向太阳左右45度范围内，保持杆体水平并伸出船外进行天空光及水面反射能量的测量；

(4)重复步骤(1)进行参考板反射能量的第二次测量，测量结束。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明中杆体为可伸缩杆，在野外利用地物光谱仪进行测量时可以根据需要自由调节测量杆长度，能保证探头最佳测量位置。例如，进行船载水面测量时，可以调整测量杆长度，使探头尽可能伸出船外，可以防止船体及其阴影，以及船体激起的水面白沫的影响；进行陆地光谱测量时也可以通过调节测量杆的长度及探头角度来抬高探头高度获取更均匀的地表光谱采集(或者方便进行冠层高度相对较高的植株光谱采集)并同时避免人体阴影的影响。

2、本发明可以安装两条光纤探头，可以安装dualrs双通道系列或fieldspec4单通道系列地物光谱仪，操作方便，配备角度计量器及杆体水平控制气泡仪，容易控制探头测量角度及杆体水平程度，使地物光谱仪的野外测量工作更加方便、快捷、规范，只需要一人即可满足野外测量实验。

附图说明

图1为现有技术中测量装置的结构示意图。

图2为本实施例所述手持测量装置的结构示意图。

图3为本实施例手柄和杆体的主体示意图。

图4为本实施例橡胶塞的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。

图5为本实施例水平气泡仪的俯视图。

图6为图3中杆体前两节展长示意图。

图7为本实施例探头固定装置整体结构示意图。

图8为探头固定装置中锁紧装置的结构示意图。

图9为本实施例角度计量器中刻度盘正面放大图。

图10为图7的透视图。

图中：1—枪形手柄、11—水平气泡仪、111—气泡、112—刻度线、12—防折螺线圈；2—杆体、21—伸出孔、22—橡胶塞；3—探头固定装置、311—凸起、312—立柱、32—角度计量器、331—枪型手柄本体、3321—松紧按钮、3322—压紧机构、3323—弹簧、3324—咬合齿轮、333—防折橡胶圈、334—安装端、335—透视孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图2-10所示，本实施例一种地物光谱仪手持测量装置，具体包括以下部件：

一、手柄1。

参见图3-6，其结构与传统枪形手柄类似，但在手柄1上远离探头固定装置3的一端设有防折螺线圈12，用于防止光纤弯折。该防折螺线圈12呈圆锥状，靠近枪形手柄端为圆锥底，以螺纹的方式固定在手柄末端，手柄中空，内部放置地物光谱仪光纤。

同时参见图3、5在平行于手柄的一侧设有一圆柱形水平气泡仪11，图5为水平气泡仪的俯视图，图中111表示气泡，112表示刻度线。

二、杆体。

参见图3、6，杆体2一端固定在手柄1的前方，另一端用于固定探头固定装置3，内部中空以用于放置地物光谱仪裸光纤。杆体2为可伸缩圆杆，共包括6节，其中一节手柄，另外5节每节伸展长度为20cm，图6为顶部两节展开伸长示意图。杆体表面为全黑色，材质为塑料硬管。最顶部一节距顶端3cm处设计有对称的两个椭圆形伸出孔21，椭圆长轴延杆体方向。

参见图4(a)、(b)，在所述杆体最顶部一节设有一个塞入式橡胶塞22，橡胶塞22顶部为实体圆柱结构，下部呈两侧对称的楔状结构，楔状结构的形状与椭圆形小孔相对应。位置a处与伸出孔21上缘齐平，本实施例设计橡胶塞22总长为7cm，塞体顶端直径稍大部分高0.5cm，下面有5cm高实体圆柱，最下面部分呈楔状，高1.5cm。

三、探头固定装置。

参见图7-10，本实施例探头固定装置3包括锁紧装置、角度计量器32和枪型手柄。

参见图8，锁紧装置固定在杆体2最顶部一节的前端，包括两个半圆形固定圈，每个固定圈的上方、下方均设有凸起311，两个半圆形固定圈通过螺丝将上述凸起311进行固定，使固定圈套接在杆体最顶部一节的外围。每个固定圈的一侧均设有立柱312，角度计量器32和枪型手柄均固定在该立柱上(枪型手柄可旋转，角度计量器不可旋转)。

参见图9，角度计量器32中刻度盘的中心镂空，固定在立柱312上。且以螺纹方式固定于立柱的底部，不随枪型手柄的旋转而旋转。

参见图7、10，测量时光纤探头固定在枪型手柄前端，枪型手柄包括枪型手柄本体331、旋转控制装置、防折橡胶圈333、安装端334、透视孔335。旋转控制装置设置在枪型手柄本体内，防折橡胶圈333设置在枪型手柄的尾部。安装端334设置在枪型手柄的顶端，外围设有螺纹，根据需要固定特定角度的测量镜头。透视孔设置在枪型手柄本体底部。

参见图10，枪型手柄本体331分为枪管和手柄部分，枪管内中空，用于光纤通过，手柄部分也设有空腔，旋转控制装置设置在该空腔内，包括松紧按钮3321、压紧机构3322、弹簧3323以及咬合齿轮3324，咬合齿轮3324螺纹固定不能旋转。压紧机构3322为倒t型结构，上端与松紧按钮3321连接，下端为圆弧锯齿边。弹簧3323一端固定在枪型手柄本体内腔壁上，另一端固定在压紧机构3322上。在固定时，弹簧对压紧机构加压，从而使压紧机构下端与咬合齿轮啮合。在需要对枪型手柄进行旋转时，松紧按钮3321调节压紧机构在枪型手柄本体内的上下位置，使压紧机构下端与咬合齿轮分离。

基于现有的地物光谱仪进行水体光谱测量的规范要求，在采用本实施例所述装置进行测量时，其具体方法如下：

(1)将地物光谱仪的光纤探头分别固定在两个枪型手柄的前端；

(2)将杆体收缩到预定长度，并将两个枪型手柄均由水平状态向下旋转90度，控制杆体水平，垂直测量参考板反射能量；

(3)将其中一个枪型手柄由水平向上旋转45度，另外一个枪型手柄由水平向下旋转45度，将杆体伸长，在背向太阳左右45度范围内，保持杆体水平并伸出船外进行天空光及水面反射能量的测量；

(4)重复步骤(1)进行参考板反射能量的第二次测量，测量结束。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。