本发明涉及作物多角度观测领域，特别是涉及一种便携式手动多角度观测装置。
背景技术：
在作物生长过程中，作物冠层结构参数、生物理化参数以及光层内光照参数随冠层高度均具有垂向异质性分布特征。如作物氮素在缺肥初期，下层叶片因缺氮首先发生早衰；随着缺肥程度加重，中、下层叶片陆续显现衰老，但此时上层叶片变化不明显，只有在缺肥胁迫严重时，上层叶片才表现出一定的缺素症状。因此，迫切需要研制对作物冠层结构和组分参数垂直分布，特别是中、下部叶片养分状况的遥感探测装置及方法，及时补充作物的养分供给，避免或减轻养分胁迫对产量形成和品质的影响，从而保证粮食的高产和优质。但传统遥感通常只能获取作物冠层顶部的光谱信息，而对冠层中、下部信息难以探测，使得利用单一作物整体冠层光谱进行组分垂直反演时，反演精度不高。相比传统的垂直对地观测，多角度遥感由于能够通过对地物目标多个方向的观测获得比单一方向观测更为详细的地物目标的三维几何形态和空间分布信息，有助于促进农业遥感定量化研究的发展。
因此面向多角度观测研究与应用需求，研发用以架设各种田间遥感传感器的多角度观测装置受到研究者的关注。目前，已有的用于地面多角度测量装置有：美国Nebraska大学发明了适合于野外作业的大型机械手Hercules和Goliath，可以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，成本高。中国科学院地理科学与资源研究所发明了一种全方位多角度地面测定平台，虽然可以实现目标物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，局限于特定遥感观测领域。江苏师范大学设计了便携式手动全方位多角度观测架，通过水平度盘，竖向度盘以及滑块之间的配合，实现了在水平360度和竖直180度范围内变化，但是容易受天顶弧的阴影影响，测量高度唯一，且不适用于株型高大植被(如玉米)的观测。北京师范大学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，但是它存在测量主杆稳定性差的问题。在进一步研究的基础上，北京师范大学又提出了自动多角度观测装置，虽然可以精确测量方位角和定位天顶角，但仍然存在装置笨重、可移动性差、费用高等问题，不适合田间多点位的便携观测。北京农业智能装备技术研究中心研发了移动多角度观测平台，能够实现对同一热点进行全方位、多角度观测，且传感器距目标物体的位置可调，但是存在角度变动操作时间长，观测臂高度不可调，不同观测角度下观测目标容易发生变化的问题。
在大田实际情况中，作物群体高度和覆盖度会随着作物生育期变化而变化，尤其在生育期中后期，作物群体开始封垄，植株形态高大，因此，一些体积较大、测量高度唯一的观测装置无法进入观测。另外，实际观测中也往往需要进行多个点位之间的移动观测与实验，这就要求测量仪器具有便携及可移动性强、测量高度可调、对地表植被的破坏小、操作方便快捷、适应性强等特点，而现有的观测装置仍无法同时满足这些要求。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种便携式手动多角度观测装置，解决现有技术中多角度观测装置的便携性差、操作灵活性低、地表破坏性大及成本高的问题，以及解决在株型高大作物的不同生育期观测时观测高度可调性差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种便携式手动多角度观测装置，其特征在于，包括：立柱、横梁、主杆、横杆、支架、水平定位装置以及多角度旋转装置；其中，所述立柱的底端设有用于支撑的支架；所述立柱的顶端设有横梁，所述立柱的一侧设有第一滑槽，所述多角度旋转装置可滑动或锁紧设于所述第一滑槽内，所述横梁的一侧设有第二滑槽，所述水平定位装置可滑动或锁紧设于所述第二滑槽内，所述主杆与所述多角度旋转装置连接，并搭接于所述水平定位装置，所述主杆的一端连接有横杆。
其中，所述多角度旋转装置包括角度旋转刻度盘、管座和锁紧螺钉，所述管座可旋转设于所述角度旋转刻度盘上，所述管座设有指针用于指向所述角度旋转刻度盘上的刻度，所述管座内插入所述主杆，用于固定所述主杆，所述锁紧螺钉设于所述角度旋转刻度盘的底部。
其中，所述横杆上固定有固定板，所述固定板平行于所述主杆，用于固定光谱仪的光纤探头。
其中，所述水平定位装置为两个锁紧螺栓，分别设于所述横梁的左右两端。
其中，还包括水平泡，所述水平泡设于所述立柱上，所述支架为三角支架，所述三角支架设有三条可向内收缩的支腿。
其中，所述支腿的底部设有水平调节脚。
其中，所述主杆为可伸缩，并具有三节，每节通过旋转扣连接。
其中，所述横杆为可伸缩，并具有两节，每节通过旋转扣连接。
其中，所述立柱和所述横梁相互垂直，形成“T”字型结构。
其中，所述主杆和所述横杆相互垂直，形成“L”字型结构。
(三)有益效果
本发明提供的一种便携式手动多角度观测装置，通过手动调节多角度旋转装置，可快速调节观测天顶角的角度，实现不同观测天顶角下的作物冠层反射率的快速获取；本发明装置轻巧便携、操作灵活性强、成本低、高度可调性好，便于田间多个点位的移动观测，对地表作物破坏性小。
附图说明
图1为本发明一种便携式手动多角度观测装置的结构图；
图2为本发明多角度旋转装置的结构图。
图中，1、立柱；2、横梁；3、主杆；4、横杆；5、三角支架；6、多角度旋转装置；7、锁紧螺栓；8、水平泡；9、旋转扣；10、水平调节脚；11、管座；12、角度旋转刻度盘；13、锁紧螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明公开一种便携式手动多角度观测装置，其特征在于，包括：立柱1、横梁2、主杆3、横杆4、支架、多角度旋转装置6以及水平定位装置；其中，立柱1的底端设有用于支撑的支架；立柱1的顶端设有横梁2，立柱1的一侧设有第一滑槽，多角度旋转装置6可滑动或锁紧设于第一滑槽内，横梁2的一侧设有第二滑槽，水平定位装置可滑动或锁紧设于第二滑槽内，主杆3与多角度旋转装置6连接，并搭接于水平定位装置，主杆3的一端连接有横杆4。
具体的，支架固定于支撑面上，用于稳固整个装置，支架上有套管用于安装立柱1，立柱1顶端与横梁2中部可通过相互配合的螺纹连接，便于拆装，提高便携性。根据一般大田作物的植株高度以及光谱观测要求，立柱1的高度设定为1.5米-1.8米；根据光谱测量的角度量程需求，横梁2的长度为1.6米-1.8米。第一滑槽和第二滑槽保持在同一平面上，保证主杆3不会斜向偏移。由于主杆3与多角度旋转装置6连接，并搭接于水平定位装置，多角度旋转装置6可带动主杆3调控位置高度，水平定位装置可调节主杆3的水平位置。且主杆3搭接于水平定位装置，当不使用本装置时，便于将本装置收起。
本发明提供的一种便携式手动多角度观测装置，通过手动调节多角度旋转装置6，可快速调节观测天顶角的角度，实现不同观测天顶角下的作物冠层反射率的快速获取；本发明装置轻巧便携、操作灵活性强、成本低、高度可调性好，便于田间多个点位的移动观测，对地表作物破坏性小。
如图2所示，多角度旋转装置6包括角度旋转刻度盘12、管座11和锁紧螺钉13，管座11可旋转设于角度旋转刻度盘12上，管座11设有指针用于指向角度旋转刻度盘12上的刻度，管座11内插入主杆3，用于固定主杆3，锁紧螺钉13设于角度旋转刻度盘12的底部。具体的，多角度旋转装置6的底部有一锁紧螺钉13，锁紧螺钉13也安装立柱1的滑槽上，通过锁紧螺钉13的松紧，可调节多角度旋转装置6的高度；多角度旋转装置6的高度和水平定位装置的位置配合，可调节主杆3可旋转角度的量程(即观测天顶角的量程)。当需要滑动多角度旋转装置6时，拧松锁紧螺钉13；当需要锁紧滑动多角度旋转装置6时，拧紧锁紧螺钉13。使用状态时，主杆3插入管座11内后，利用紧固装置使两者相对固定。不使用时，将紧固装置卸下，将主杆3从管座11内抽出，方便携带。优选地，横杆4上固定有固定板，固定板平行于主杆3，用于固定光谱仪的光纤探头。因为固定板平行于主杆3，所以通过指针指向角度旋转刻度盘12上的刻度，可以判断出光谱仪的光纤探头的角度。
其中，水平定位装置为两个锁紧螺栓7，分别设于横梁2的左右两端。当锁紧螺栓7松开时，可在第二滑槽上随意左右滑动；当锁紧螺栓7拧紧时，锁紧螺栓7可牢牢地固定在横梁2的特定位置处。因此，当主杆3旋转某一角度后，由于重力作用会往下掉落，此时将锁紧螺栓7滑动至主杆3并刚好与主杆3接触，立刻拧紧螺栓，则主杆3可依靠在锁紧螺栓7上，从而保持主杆3在某一倾斜角度位置不变。另外，若要将主杆3保持垂直状态(指针指向的旋转刻度为零)，可向横梁2中间滑动左右锁紧螺栓7并夹住主杆3，拧紧锁紧螺栓7即可。具体的，水平定位装置也可以为其他定位槽和定位柱等。
其中，还包括水平泡8，水平泡8设于立柱1上，支架为三角支架5，三角支架5设有三条可向内收缩的支腿，从而减小观测装置的体积，方便携带和运输。优选地，支腿的底部设有水平调节脚10，用于调节水平泡8中的气泡位置。
其中，主杆3为可伸缩，并具有三节，每节通过旋转扣9连接，由旋转扣9的松紧来调节杆子的长度，最短可缩短至1.5米，最长可伸长至4米，可满足类似玉米等株型高大农作物各生育期的冠层光谱测定。横杆4为可伸缩，并具有两节，每节通过旋转扣9连接，也由旋转扣9的松紧来调节杆子的长度，最短可缩短至0.6米，最长可伸长至1.0米。
其中，立柱1和横梁2相互垂直，形成“T”字型结构。
其中，主杆3和横杆4相互垂直，形成“L”字型结构。
本发明可实现快速拆装，具体过程为：需要使用时，打开三角支架5，根据水平泡8中的气泡位置来调节水平调节脚10；在三角支架5上安装立柱1，在立柱1顶端安装横梁2，形成“T”字型支架；将多角度旋转装置6安装在第一滑槽内，将主杆3安装在管座11内并固定好；在主杆3的末端固定好横杆4，形成“L”字型结构，将光谱仪的光纤探头固定在横杆4末端的固定板上。安装完成后，调节多角度旋转装置6和锁紧螺栓7的位置来调整主杆3的角度，调节主杆3和横杆4的长度进行测量。
本发明提供的一种便携式手动多角度观测装置，通过手动调节多角度旋转装置，可快速调节观测天顶角的角度，实现不同观测天顶角下的作物冠层反射率的快速获取；本发明装置轻巧便携、操作灵活性强、成本低、高度可调性好，便于田间多个点位的移动观测，对地表作物破坏性小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。