機載高光譜成像系統數據采集的流程和方法
發布時間:2024-01-03
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機載高光譜成像系統主要由飛行器和高光譜成像儀組成,它的數據采集的流程是一個系統性的工程,需要各個環節的密切配合和優化。本文簡單介紹了機載高光譜成像系統數據采集的流程和方法。
機載高光譜成像系統主要由飛行器和高光譜成像儀組成,它的數據采集的流程是一個系統性的工程,需要各個環節的密切配合和優化。本文簡單介紹了機載高光譜成像系統數據采集的流程和方法。
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系統安裝及檢查
飛行前將儀器設備安裝在固定翼飛機、直升機或者無人機等平臺上。檢查系統外觀是否有意有磕、碰和摔等情況。檢查測量系統及其配套設備、地面測量基站等工作狀態是否正常,確保系統各個部分組裝牢固安全。電源、電纜連接正確無誤,各儀器設備讀數正常。進行光譜成像儀的數據采集測試,保證設備工作正常。進行慣性導航儀檢查,確保GPS導航定位接收信號良好,通訊系統保持暢通。對系統進行干擾測試,保證數據收錄正常。
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數據采集
航空數據采集作業流程包括現場踏勘、飛行準備、飛行測量和地物測量。
1.?現場踏勘
飛行前,工作小組需對測區邊緣和測區內進行現場踏勘,熟悉測區的地形地貌,對于地形復雜不容易達到的測區,通過地形圖進行了解,確定地面測量基站和像控點的布設選址。通過調研,確定最佳機場,制定應急迫降方案。
2.?飛行準備
飛行準備包括:收集氣象資料,了解適航天氣;收集測區內的地圖并掃描成電子版;地圖裁切,輸入角坐標,進行地圖定位,作為飛行導航底圖;由專業機組人員對飛機及成像系統進行飛行前例行檢查,檢查飛機安全狀況,成像系統的各接口及儀器性能穩定性進行調試監測和評估。
3.?飛行測量
在飛行測量中,飛機引擎啟動后,接通電源,啟動儀器設備,檢查設備狀態是否正常,并按照設計要求,設置相關技術參數。起飛后,打開鏡頭窗口遮擋板。進入測線前2km開始記錄數據,并于飛出測線2km后停止記錄數據,檢查記錄狀態,監測儀器狀態,根據信號強弱調整相關參數。操作人員要時刻監測航跡、航高、航速是否符合要求,同時監測氣象條件(云量、能見度),填寫飛行記錄表。如不符合設計要求,及時進行補飛,補飛按原設計要求進行。飛行結束后,根據機上定位設備的需要,在靜止狀態下收集滿足定位要求的數據后,關閉儀器,備份數據,為下一架次測量存儲做好準備。
4.?地物測量
地面數據的獲取主要包括GPS地面基站測量、地面光譜采樣、水樣采集等三個部分,在航飛數據采集的同時,地面同步進行測量工作。
4.1 GPS地面基站測量
使用地面衛星導航定位基站數據做后差分計算,在飛行前30min打開地面基站,在衛星導航定位基站搜索衛星成功后(至少8顆衛星),采用靜態測量模式記錄數據,數據記錄頻率高于1Hz。飛行結束半小時后停止記錄,關閉地面基站,導出基站數據并備份。
4.2光譜采樣及采樣點定位
需要獲取航空組規劃好的飛行路線圖,根據飛行路線圖,設計地面定標路線。選擇地面定標路線要求兼顧飛行路線條件與地面地物條件,每條航線范圍內有至少一個地面采樣點,每個采樣點采樣的地物種類數量視具體情況確定,在確保時間足夠的情況下,盡量多采地物光譜。在地面道路條件允許的情況下,盡量使定標路線垂直或近似垂直地斜交航線,保證每條航線地面采樣時間與飛行時間相差不大。
在符合以上基本條件的地面路線中,選取沿途地物種類豐富,房屋建筑物遮擋較少,便于采樣作業的地面路線。飛行測量過程中,地面光譜采樣工作同步進行,并記錄采集點位置、時間和對應的架次及航帶,測量完成后,備份光譜數據和定位數據。圖為為采集的幾種典型地物地面光譜曲線。
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4.3 水體樣采集及現場測試
采樣前要根據檢測項目的性質和采樣方法要求,選擇適宜材質的盛水容器和采樣器,并充分清洗干凈。此外,還要準備好適當的交通工具。采樣容器一般使用塑料容器或玻璃容器。塑料容器用作測定金屬、放射性元素和其他無機物的盛水容器,玻璃容器則用作測定有機物和微生物等的盛水容器。有些項目要求提前加入保存劑,不同項目加入保存劑不同,根據保存劑的不同分別準備盛水容器。同時還準備一些采樣的工具,比如水桶,采樣器,現場使用的實驗設備:pH計、溫度計等。在采集河流、湖泊等地表水時,可以使用桶、瓶等容器直接采取。一般將其沉至水面下0.3~0.5m處采集。
在橋上等地方采樣時,可將系著繩子的聚乙烯桶或帶著墜子的采樣瓶投于水中汲水,要注意不能混入漂浮于水面上的其他物質。采集深層水樣時,可以使用帶重錘的采樣器。測定溶解氧的水樣,要使用專門的雙瓶采樣器采樣。湖泊、水庫的采樣點應該設置在湖水的主要出入口、中心區、沿湖泊(水庫)水流方向、滯留區及湖邊城市水源區。大部分水樣在當天采樣工作完成后,立即送往專業分析機構進行測試。
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