热红外辐射计观测说明.docx
《热红外辐射计观测说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热红外辐射计观测说明.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
热红外辐射计观测说明
热红外辐射计观测说明
◆主要测量内容和测量目的
这次实验中，热红外辐射计主要有两个测量目的：
一、连续监测地表热辐射的时间变化；二、观测不同的生长期、不同的典型时间的冬小麦冠层辐射亮温的方向性。
围绕这两个目的，我们在3号地和小样地组织了多次观测。
3号地的热红外连续观测数据可与波文比、风速、红外光谱数据配合使用，多角度数据可作为星机载遥感数据的同步观测。
小样地的观测主要以裸土、不同疏密度小麦冠层以及人工目标（铝板）的方向性辐射为主，连续观测作为方向性观测的校正数据，可与结构参数的测量数据、可见近红外观测数据配合使用。
另外，大部分热红外多角度观测都有相应的点温数据。
◆热红外辐射计列表
✧1号机
双通道：
8～11，10.4～14。
视场角4.7°。
导线30米。
工作稳定。
✧2号机
双通道：
8～11，10.4～14。
视场角8.6°。
导线15米或23米。
工作稳定。
✧3号机
双通道：
8～11，10.4～14。
视场角8.6°。
导线15米或23米。
后来通道2坏了，通道1的数据也有漂移。
✧单通道辐射计
波段范围：
8～14。
视场角15°。
导线30米。
修过一次，之后一段时间工作稳定，后来又坏了。
✧新购置Raytek辐射计
波段范围：
8～14。
视场角1：
7。
导线30米（注：
导线和电源为临时配备，可能在下一次测量中更换）。
工作稳定。
◆多角度观测架及其工作方式
✧转盘
2000年研制，工作稳定，天顶角改变（臂的转动）由电机控制，方位角改变由人推动。
最大观测天顶角：
62°。
典型的工作工作周期如下图：
开始时转盘面向正南，测臂在零位；测臂摆动，测量方位角90°～270°，天顶角-62°～62°的剖面，并沿反向观测一次，测臂刚好回到零位；人工转动转盘30°，重复一个测臂周期，观测方位角120°～300°的剖面；...；最后个剖面为方位角240°～60°，测量完成后转盘回到原位，即面向正南。
测量数据在半球空间的分布如图。
✧导轨
2001年研制，天顶角改变（臂的转动）由电机控制，方位角改变由小车上的电机控制，整个控制系统可编程。
控制多角度观测和记录数据可由一个计算机自动完成。
最大观测天顶角可达到90°，但因为导轨可能进入视场，一般以60°为最大观测天顶角。
4月16日以前，因为测臂采用皮带传动，摇摆明显，角度不准确；4月16日以后改为直接传动，效果很好，角度基本准确。
典型的工作工作周期如下图：
起始位置小车在正北（0°），测臂垂直（0°），预备动作为小车行驶到正西（270°），测臂转动到-60°（方位正北）；测臂从-60°转动到60°，观测一个剖面，再从60°转回-60°，重复观测一次，称为一个测臂周期；小车顺时针行驶30度，观测第二个测臂周期；...；当小车位于60°并且完成测臂周期后，向前顺时针行驶15°，这时小车的方位角是75°，观测一个测臂周期；小车逆时针行驶30°，观测一个测臂周期；...；当小车方位角为285°，且完成测臂周期后，小车回到正北（0°），测臂回到垂直，观测结束。
导轨观测数据在半球空间的分布如图。
与转盘相比导轨数据采样更充分，且观测视场基本保持不变。
完成整个观测周期大约需要20分钟，这期间地表温度的时间变化趋势希望可由配套的垂直连续观测数据中得出，然后从多角度观测中排除。
如果嫌观测时间太长，可以用前半段，即小车方位角270、300、330、0、30、60、90°的数据。
◆观测时间和地点
✧3号地
3号地观测时间记录
日期
仪器
连续观测起止时间
多角度观测数量
多角度观测描述
04/02
2号机（连续）
3号机（连续）
04-01-09～04-04-14
0
04/04
3号机（连续）
——
1
准备阶段，测试多角度观测轨道的控制程序
04-06
2号机（连续）
3号机（轨道）
04-06-09～04-06-14
9
半小时多角度观测，30度方位角间隔。
摆臂晃动。
04-10
2号机（连续）
3号机（连续）
04-10-15～04-11-08
0
04-11
2号机（连续）
3号机（轨道）
04-11-08～04-16-09
139
半小时或15分钟一次多角度观测，30度方位角间隔。
摆臂晃动，多角度观测偶尔失败。
有夜间多角度观测。
摆臂晃动。
04-16
2号机（轨道）
3号机（连续）
04-16-09～04-19-09
66
2号机与3号机交换导线、场地和工作方式。
半小时一次多角度观测，含主平面，15度方位角间隔。
以4月16日18点为界，前面是皮带传动，摆臂晃动；后面是直接传动，角度控制基本准确。
有好数据。
自动多角度观测架出现过几次严重故障，因无人在现场，未确定故障影响到哪些观测。
04-19
1号机（连续）
2号机（轨道）
3号机（连续）
单通道（轨道）
04-19-15～04-21-08
52
1号机和单通道从小样地迁来三号地，单通道与2号机在同一个轨道。
半小时一次多角度观测，含主平面，15度方位角间隔。
有同步点温记录。
04-22
1号机（连续）
2号机（轨道）
单通道（轨道）
04-21-16～04-25-09
18
一小时一次多角度观测，半小时一次主平面，15度方位角间隔。
✧小样地
小样地观测时间记录
日期
仪器
连续观测起止时间
多角度观测数量
多角度观测描述
04-06
1号机（连续）
单通道（轨道）
04-16-12～04-06-16
11
半小时多角度观测，30度方位角间隔。
摆臂晃动。
有同步点温。
204-11
1号机（连续）
单通道（轨道）
04-11-10～04-15-16
103
半小时或15分钟一次多角度观测，30度方位角间隔。
摆臂晃动。
有夜间多角度观测。
摆臂晃动。
04-26
1号机（连续）
新辐射计（轨道）
04-26-11～04-28-08
7
新辐射计第一次使用。
因架设高度为2米，且辐射计轻，所以有轻微晃动，在容许范围内。
05-05am
1号机（连续）
2号机（轨道）
新辐射计（轨道）
05-05-11～05-05-13
7
2号机与新辐射计在同一轨道。
新辐射计开始时有问题，去掉塑料布后正常。
有同步点温。
05-05pm
1号机（连续）
2号机（轨道）
新辐射计（转盘）
05-05-15～05-05-17
5
轨道观测的辅助数据由计算机自动生成，转盘观测需参照记录本。
测量目标包括小麦、泡沫、铝板。
有同步点温。
05-08
2号机（轨道）
——
1
天气不好，试机，通道1明显不对
05-09am
2号机（轨道）
新辐射计（轨道）
——
2
早晨正式观测前对比两个辐射计的性能。
05-09pm
1号机（连续）
2号机（轨道）
3号机（连续）
新辐射计（轨道）
05-09-09～05-10-06
30
轨道观测的辅助数据由计算机自动生成，转盘观测需参照记录本。
转盘测量目标包括小麦、裸土。
有同步点温。
05-10
1号机ch1（轨道）
1号机ch2（连续）
2号机ch1（轨道）
2号机ch2（轨道）
3号机（连续）
新辐射计（转盘）
05-10-06～05-10-16
19
轨道观测的辅助数据由计算机自动生成，转盘观测需参照记录本。
轨道内小麦经过间行。
有几次观测垄间加泡沫或铝板。
转盘测量了不同行播密度的小麦。
1、2号双通道辐射计的两个通道分别使用。
有同步点温。
◆数据目录和数据文件格式
✧数据目录的组织原则
在同一地块上的几个辐射计数据不是孤立的，连续观测与多角度观测应该配合使用。
由于这一次实验涉及数个辐射计，每一次测量个辐射计的工作方式（导轨、转盘或垂直）或工作状态（辐射计故障、记录设备或时钟改变）改变都可能变化。
目前整理这些辐射计数据的原则，是把互相关联的数据放在同一个目录下，并在该目录建立一个说明文件，说明各辐射计的工作方式和工作状态。
每一次当辐射计的工作方式或工作状态改变，影响到辐射计间的配合时，就新建一个目录存储数据。
根据以上原则，所有红外辐射计数据的文件目录为：
├─三号地
│├─04-02
││├─2号机
││└─3号机
│├─04-04
││└─3号机
│├─04-06
││├─2号机
││└─3号机
│├─04-10
││├─2号机
││└─3号机
│├─04-11
││├─2号机
││└─3号机
│├─04-16
││├─2号机
││└─3号机
│├─04-19
││├─1号机
││├─2号机
││├─3号机
││└─单通道
│└─04-22
│├─1号机
│├─2号机
│├─3号机
│└─单通道
└─小样地
├─04-06
│├─1号机
│└─单通道
├─04-11
│├─1号机
│└─单通道
├─04-26
│├─1号机
│└─新辐射计
├─05-05am
│├─1号机
│├─2号机
│└─新辐射计
├─05-05pm
│├─1号机
│├─2号机
│├─3号机
│└─新辐射计
├─05-08
│└─2号机
├─05-09am
│├─2号机
│└─新辐射计
├─05-09pm
│├─1号机
│├─2号机
│├─3号机
│└─新辐射计
└─05-10
├─1号机
├─2号机
├─3号机
└─新辐射计
✧数据文件格式
辐射亮温数据
典型的辐射亮温数据格式为：
时间通道1亮温通道2亮温
例如
16:
16:
12109158
16:
16:
12111160
16:
16:
13111160
16:
16:
13109159
...
这次实验中不同传感器或不同记录设备记录的格式略有不同。
具体的说，有4种，以下举例说明：
1.文件名：
0508160223.log
记录程序：
TirControl.exe双通道
内容：
16:
02:
24333216
16:
02:
24333215
16:
02:
25333215
...
2.文件名：
0406123814.log
记录程序：
TirControl.exe单通道
内容：
3.文件名：
0419065645.txt
记录程序：
Tty.exe此程序使用的是世界时，比北京时间晚8小时
内容：
06:
56:
45.670259245
06:
56:
46.270259245
06:
56:
46.820259246
06:
56:
47.420259245
06:
56:
47.970259245
06:
56:
48.580258245
...
4.文件名：
01-05-05-10-50.Txt
记录程序：
DataTemp.exe新辐射计，第二个温度为辐射计内部温度
内容：
Sensor1Sensor1
01-5-5TobjTint
Time癈癈
10:
50:
4517.336.0
10:
50:
4517.236.0
10:
50:
4917.236.0
10:
50:
4917.336.0
10:
50:
4917.436.0
10:
50:
5017.436.0
...
辅助数据
因为辐射亮温数据只记录了几点几分目标的辐射温度是多少，要转换成方向性辐射数据集，还需要知道几点几分的观测角度是多少。
辅助数据就是记录了从几点几分到几点几分观测的是哪一个天顶角剖面。
一般辅助数据都与辐射亮温数据放在相同的目录里。
辐射数据有两种来源，第一类是对于轨道的观测，辅助数据完全由计算机生成。
典型的这一类辅助数据例如：
文件名：
0426161335.dat。
内容为：
16:
13:
55loadGK'YGOTOORIGIN16:
13:
56runGK'YGOTOORIGIN16:
13:
56loadGB'XGOTOORIGIN16:
13:
57runGB'XGOTOORIGIN16:
13:
58loadGQ00300400006000300'AZIMUTHGOTO016:
13:
58runGQ00300400006000300'AZIMUTHGOTO016:
14:
14loadGI00900800013333301'ZENITHGOTO-6016:
14:
14runGI00900800013333301'ZENITHGOTO-6016:
14:
14load16:
14:
31wait2s
16:
14:
35loadGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE16:
14:
36runGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE16:
14:
36load16:
15:
10wait2s
16:
15:
14loadGI00900800026666301'ZENITHGO120,I.E.-60T060PROFILE16:
15:
14runGI00900800026666301'ZENITHGO120,I.E.-60T060PROFILE16:
15:
49loadGQ00300300002000301'AZIMUTHGO30,I.E.FROM0TO3016:
15:
49runGQ00300300002000301'AZIMUTHGO30,I.E.FROM0TO3016:
15:
49load16:
15:
56wait2s
16:
15:
59loadGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE16:
16:
00runGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE16:
16:
00load16:
16:
34wait2s
16:
16:
37loadGI00900800026666301'ZENITHGO120,I.E.-60T060PROFILE16:
16:
38runGI00900800026666301'ZENITHGO120,I.E.-60T060PROFILE16:
17:
13loadGQ00300300002000301'AZIMUTHGO30,I.E.FROM30TO6016:
17:
13runGQ00300300002000301'AZIMUTHGO30,I.E.FROM30TO6016:
17:
13load16:
17:
21wait2s
16:
17:
24loadGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE16:
17:
24runGI00900800026666300'ZENITHGO-120,I.E.60T0-60PROFILE...
或者在上述文件的段落间加插了辐射亮温数据。
第二类是对于转盘的观测，由于不能实现全自动，辅助数据是人工在记录本上记录的。
典型格式为：
5/1014：
06绿帐篷
主平面南偏西30°
14：
07΄21˝14：
08΄46˝
14：
08΄10˝14：
09΄59˝
14：
09΄03˝14：
09΄39˝
14：
09΄48˝14：
10΄24˝
垂直主平面南→北160—340
14：
11΄24˝14：
12΄01˝
14：
12΄12˝14：
12΄48˝
60—240
14：
13΄33˝14：
14΄09˝
14：
14΄18˝14：
14΄56˝
14：
15΄21˝14：
15΄57˝
14：
16΄06˝14：
16΄42˝
90—270
14：
16΄56˝14：
17΄32˝
14：
17΄45˝14：
17΄21˝
120—300
14：
18΄38˝14：
19΄15˝
14：
19΄31˝14：
20΄08˝
150—330
14：
20΄29˝14：
21΄05˝
14：
21΄56˝14：
22΄32˝
180—360
14：
22΄52˝14：
23΄29˝
360—180
14：
23΄43˝14：
24΄20˝
210—30
14：
24΄58˝14：
25΄35˝
14：
25΄44˝14：
26΄21˝
14：
27开始垂直观测
辅助数据经过人工检查，转换格式后，成为有严格格式的文本记录文件，该文件可用于多角度信息的自动提取。
目前这部分整理工作尚未完成，典型的这种带格式记录如下：
文件名：
record-04-21.txt。
内容为：
$BEGINRECORD
04-25-10-00.txt
20010425
-6060
0180
10:
03:
4510:
04:
17
1800
10:
04:
2210:
04:
54
30210
10:
05:
0710:
05:
39
21030
10:
05:
4410:
06:
16
60240
10:
06:
2910:
07:
00
24060
10:
07:
0610:
07:
38
......
15195
10:
18:
4210:
19:
14
19515
10:
19:
1910:
19:
51
$ENDRECORD
升级会员 