[发明专利]一种地面成像光谱测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及遥感技术和光谱技术领域，特别是涉及一种在地面获取地物成像光谱数据并对所获取数据进行预处理的系统。

背景技术

任何对地遥感都有尺度效应的问题，在遥感器视场角不变的情况下，不同的遥感飞行高度对应不同的像元地面大小。野外光谱测量所对应的地面视场范围与光谱图像像元的大小相对应是图像光谱定标质量好坏的一个关键因素，而目前野外光谱辐射计均难以做到地面视场的精确设定。我们研制的高分辨地面成像光谱系统，不仅保留地面光谱测量的特点，也具有精确设定视场范围和高地面分解力的优势，尤其适合于混合光谱研究和可变尺度下的像元光谱组构分析。

现阶段国内外测量地面光谱所用的光谱仪几乎都是非成像式的，成像式光谱仪还主要应用在航空、航天领域。国外对于地面成像光谱仪的研究正在广泛展开，推出的几种地面成像光谱仪功能都很简单(Field Imaging Spectrometer System，FISS，地面成像光谱系统)。国内目前还缺乏专门研制的地面成像光谱仪，我们研制的高分辨地面成像光谱系统不仅是在科学理论上的重要创新，也将推动我国实用型地面成像光谱技术和产品的快速发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

结合我国较成熟的航空成像光谱仪技术，研制在测量地物光谱时能同步实现高分辨率成像的地面成像光谱系统，实现在科学理论上的重要创新，推动我国实用型地面成像光谱产品的快速发展，促进国内有关地面波谱测量和航空成像光谱技术的进一步发展和完善。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地面成像光谱测量系统，其特征在于，包括：

成像光谱数据获取部分，包括：摆镜装置，获取待测地物的光谱，并对其进行反射；前置光学系统，设置在所述摆镜装置反射光线一侧，包括物镜和狭缝，狭缝置于物镜成像一侧，由物镜接收所述摆镜装置的反射光线并成像；分光系统，设置在所述狭缝后侧，物镜所成的像经狭缝到达分光系统进行分光处理；CCD面阵探测器，设置在所述分光系统后侧，接收所述分光系统的分光并进行感光探测；

数据采集存储与处理部分，与所述成像光谱数据获取部分相连，对所述CCD面阵探测器所探测到的数据进行采集存储以及处理；

驱动控制部分，与所述成像光谱数据获取部分相连，对所述成像光谱数据获取部分进行驱动和控制；

多功能系统平台，包括支架和旋转部分，用于支撑和旋转所述成像光谱数据获取部分的组成部件。

其中，所述摆镜装置包括扫描镜，所述扫描镜包括反射镜及其机械框架，所述反射镜表面镀有反射膜。

其中，所述反射镜连接有步进电机，通过所述步进电机的驱动做来回摆动。

其中，所述狭缝与分光系统之间还设置有准直透镜，将透过狭缝的发散光转换为平行光。

其中，所述分光系统采用棱镜-光栅-棱镜的组合方式，将入射光谱分开。

其中，所述分光系统与所述CCD面阵探测器之间还设置有会聚透镜，将透过所述分光系统发出的光会聚到所述CCD面阵探测器上。

其中，所述多功能系统平台设置为360°旋转。

其中，所述数据采集存储与处理部分包括数据处理部分，所述数据处理部分包括辐射传输模型库，其中包含辐射传输模型；标准参考板数据库，其中包含标准参考数据；定标系数查找表模块，用于查找定标系数；成像光谱数据定标单元，与所述成像光谱数据获取部分、所述辐射传输模型库、所述标准参考板数据库以及所述定标系数查找表模块分别相连，调用所述辐射传输模型库和标准参考数据，结合定标系数查找表，将原始成像光谱数据由灰度值进行绝对定标，得到绝对辐射亮度数据。

其中，所述绝对辐射亮度数据由所述数据处理部分转换为反射率立方体数据。

(三)有益效果

本发明的技术方案所研制的高分辨率地面成像光谱系统可以通过地面测量既能获取测量对象的图像又能获得图像上任意的光谱曲线，这种系统属于针对遥感基础研究领域的科学仪器原始创新，促进我国在探测器技术、成像光谱技术、光谱分光技术、高速采集和存储技术等方面的技术发展。现有的地面光谱测量系统只测量光谱，不成像，而且该系统数据处理采用绝对定标，可以得到测量目标的绝对辐亮度值，能满足定量遥感分析需要，该系统还配有数据监控分析系统，可回放数据进行监视，可对数据进行定标处理等。

附图说明

图1是本发明地面成像光谱测量系统的总体结构示意图；

图2是本发明地面成像光谱测量系统中成像光谱数据获取部分系统框图；

图3是本发明地面成像光谱测量系统数据处理部分模块功能图；