[发明专利]与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统

权利要求书

1.一种与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统，包含：一个植被荧光光谱仪和第一光纤，所述第一光纤的尾端与植被荧光光谱仪的光信号输入端光路连接，其特征在于：还包括一个与第一光纤头端光路连接的余弦校正器，和一个用于直接或间接翻转该余弦校正器使得余弦校正器的受光面在竖直朝上和竖直朝下两个状态间进行切换的电机。

2.根据权利要求1所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统，其特征在于：所述余弦校正器的受光面竖直朝上时，所述观测系统测量太阳辐照度；所述余弦校正器的受光面竖直朝下时，所述观测系统测量地物辐亮度。

3.根据权利要求1所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统，其特征在于：具有支架、固定于支架的支撑臂和用于控制电机转动的控制器，所述电机固定于支撑臂，所述余弦校正器直接或间接地受电机的输出头驱动。

4.根据权利要求1所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统，其特征在于：还具有一个植被指数光谱仪和分叉光纤，分叉光纤的尾端与植被指数光谱仪光路连接，其头端为分叉端，分叉的两端分别通过光开关连接有两根光纤，这两根光线的头端分别竖直朝上和竖直朝下用于接收光线。

5.权利要求1所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤A、测量前进行定标处理，获取第一光纤所对应的定标系数；

步骤B、根据当地经纬度以及当前时间计算当前的太阳天顶角，太阳天顶角≤90°时进行观测，执行步骤C，否则不观测；

步骤C、通过电机转动使得余弦校正器的受光面竖直朝上，根据第一光纤所对应的定标系数测量太阳辐照度；阻断植被荧光光谱仪内部开关，测量相应暗噪声，实现太阳光谱信息的获取；

步骤D、通过电机转动使得余弦校正器竖直朝下，根据第一光纤所对应的定标系数测量地物辐亮度；阻断植被荧光光谱仪内部开关，测量相应暗噪声，实现地物光谱信息的获取。

6. 权利要求5所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于：步骤A中，采用卤素灯进行定标处理，获取光纤所对应的定标系数，按如下公式进行定标：

cof= Rad/((DN-DC)/IT)

其中，cof表示定标系数，Rad表示光源的已知亮度，DN表示光谱仪所采集光源所对应的记录下来的数字信号，IT表示积分时间,DC表示采集DN值时相应的暗电流。

7. 权利要求5所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于：步骤C太阳辐照度测量和步骤D地物辐亮度测量之前需要确定最优积分时间optinttime，所最优积分时间optinttime按如下公式计算获得：

optinttime=inttime*(targetDN/max)

其中，inttime表示预设积分时间，targetDN表示预设采集光谱值DN的大小，max表示根据预设积分时间inttime所采集一条光谱中的最大光谱值。

8.权利要求5所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于：设置最大积分时间T，若步骤C或步骤D中，计算得到的最优积分时间大于最大积分时间T，则采用最大积分时间T进行测量。

9.权利要求5所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于：所述观测系统还具有一台植被指数光谱仪和分叉光纤，分叉光纤的尾端与植被指数光谱仪光路连接，其头端为分叉端，分叉的两端分别通过光开关连接有两根光纤，这两根光线的头端分别竖直朝上和竖直朝下用于接收光线。

10.权利要求9所述的与涡度通量高度耦合的单通道植被高光谱高频观测系统的观测方法，其特征在于：步骤A定标处理中，还获取第二光纤所对应的定标系数；步骤C中，根据第二光纤所对应的定标系数测量太阳辐照度；阻断植被指数光谱仪光路内部开关，测量相应暗噪声，实现太阳光谱信息的获取；步骤D中，根据第二光纤所对应的定标系数测量植被辐亮度；阻断植被荧光光谱仪内部开关，测量相应暗噪声，实现植被指数的获取。