[发明专利]一种多通道污染排放应急遥测成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种多通道污染排放应急遥测成像系统，光学导入单元用于同步获取可见图像、紫外光谱、激光测距、红外热成像；所述紫外光谱采集系统用于接收光学导入单元的数据信息并通过多束光纤传输到高分辨光谱仪中；所述高分辨光谱仪将接收的大气散射光经光栅分光成像在CCD探测器上，并经模数转换后由计算机进行光谱处理；所述光学导入单元、紫外光谱采集系统放置于高精度扫描平台上；所述高精度扫描平台为配置有步进电机和方位角调整电机的转动平台，其用于根据不同方向、不同高度的目标调整仰角及方位角。本发明可以实现对污染事件突发排放的快速、多组分遥测，获得污染气体具有空间分辨的二维分布状况。

技术领域

本发明涉及光学遥感测量领域，尤其涉及一种多通道污染排放应急遥测成像系统及方法。

背景技术

在空气质量监测和污染事件应急处理中的一个重要问题是快速、较高分辨地获得污染气体空间分布信息，而快速、准确地获得具有较多机动车排放、高架源排放或复杂地形结构的地球低层污染气体空间二维分布信息更是挑战。

目前遥测低层污染气体浓度水平、垂直分布的方法主要有：激光雷达技术、被动傅里叶变换技术、被动差分吸收光谱技术等。激光雷达技术受到激光器波长的限制，不能进行多组分的同时测量，在探测低层污染气体的水平分布时，发出的激光具有一定的危险性且也不适用于气体的探测。被动傅里叶变换技术虽然能够对污染排放源进行遥测，但由于观测方式限制，无法快速获取污染物的二维分布信息。被动差分吸收光谱技术一般更关注于垂直方向柱浓度的分布，无法获得污染物的水平分布信息。

据此，目前急需一种快速、灵活、非接触的获取污染气体二维分布信息的多通道污染排放应急遥测成像系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种快速、灵活、非接触的获取污染气体二维分布信息的多通道污染排放应急遥测成像系统及方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种多通道污染排放应急遥测成像系统，包括光学导入单元、紫外光谱采集系统、高精度扫描平台、多束光纤、高分辨光谱仪、CCD探测器、计算机；所述光学导入单元用于同步获取可见图像、紫外光谱、激光测距、红外热成像；所述紫外光谱采集系统用于接收光学导入单元的数据信息并通过多束光纤传输到高分辨光谱仪中；所述高分辨光谱仪将接收的大气散射光经光栅分光成像在CCD探测器上，并经模数转换后由计算机进行光谱处理；所述光学导入单元、紫外光谱采集系统放置于高精度扫描平台上；所述高精度扫描平台为配置有步进电机和方位角调整电机的转动平台，其用于根据不同方向、不同高度的目标调整仰角及方位角。

作为本发明的优选方式之一，所述紫外光谱采集系统的光路上依次配置了滤光片、准直透镜、聚焦透镜。

作为本发明的优选方式之一，所述滤光片、准直透镜、聚焦透镜均采用石英材料。

作为本发明的优选方式之一，所述滤光片为300nm-500nm紫外滤光片。

作为本发明的优选方式之一，所述光学导入单元为四通道同轴集成设计，其包括紫外光谱镜头、可见光镜头、红外热像仪镜头和激光测距仪镜头；集可见图像采集、紫外光谱采集、激光测距、红外热成像等功能于一体，在保证视场同步的情况下获取污染物的空间分布等信息。

作为本发明的优选方式之一，所述的光学导入单元可实时采集目标区域的大气散射光谱，并结合数据反演软件实时输出浓度信息，所得浓度与可见图像进行实时空间匹配成图并显示；同时激光测距仪给出距离信息，红外热像仪通道输出热成像结果。

作为本发明的优选方式之一，还包括恒温箱；所述高分辨光谱仪密封于恒温箱内。

作为本发明的优选方式之一，所述高精度扫描平台的导光系统可根据目标的空间范围调整扫描精度和扫描速度，从而获得高分辨的空间分布信息，水平扫描角度范围-180°-180°，垂直扫描范围0-90°，扫描精度0.05°。