[發明專利]水體皮溫-表溫同步測量裝置及其對衛星遙感的定標方法有效

申請號：	201310400448.8	申請日：	2013-09-05
公開（公告）號：	CN103439025A	公開（公告）日：	2013-12-11
發明（設計）人：	陳楚群	申請（專利權）人：	中國科學院南海海洋研究所
主分類號：	G01K7/24	分類號：	G01K7/24;G01J5/00
代理公司：	廣州科粵專利商標代理有限公司 44001	代理人：	劉明星
地址：	510301 ***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	水體同步測量裝置及其衛星遙感定標方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及海洋測量技術，特別是一種大氣底層、水體皮層和上表層溫度同步測量裝置以及通過該裝置對衛星熱紅外傳感器的在軌定標方法。

背景技術

海表溫度（Sea?Surface?Temperature?SST）是海洋最重要的物理參數之一，也是主要的海洋生態環境參數之一。SST在海氣相互作用、全球氣候變化、中尺度海洋過程、水團和海洋生態環境等研究、海洋數值模擬、近岸熱污染評價等許多領域具有廣泛應用價值。衛星熱紅外遙感技術經過數十年的發展，已經成為海表溫度探測的最主要手段，衛星傳感器能夠測量的是水體（包括其它地物）的皮溫，即水體皮層（表皮大約0.5毫米水層）溫度，在對衛星傳感器進行在軌定標時需要首先準確測量皮溫。因此，準確測量皮溫不僅對衛星熱紅外傳感器定標非常重要，對衛星遙感反演的地面溫度進行真實性檢驗也非常重要。目前測量皮溫采用非接觸式的測量儀器，測量精度不高，誤差通常大于0.5K（開爾文）甚至大于1K。制約了衛星熱紅外傳感器在軌定標精度和衛星遙感溫度產品的精度，進而影響了遙感溫度產品在各行業的應用。

而且，不考慮大氣的影響（可以通過大氣校正消除大氣的影響），衛星熱紅外傳感器測量的亮溫與海水皮溫具有對應關系，與海水表溫的關系并不確定，因為海水皮溫與海水表溫的關系受海表風速、氣溫、濕度、太陽輻射強度等因素影響，因此，對衛星傳感器SST結果的評價至關重要。目前對衛星傳感器SST結果的驗證方法是以現場單點觀測（觀測站點，觀測船或浮標）SST來驗證某個像元（或某幾個像元）的SST。衛星傳感器SST獲得的值是某像元區域內SST的平均值，與現場單點觀測SST在空間上根本不匹配，這種驗證嚴格說難以達到驗證的目的。特別是近岸海域海洋溫度鋒比較發育，水團結構復雜，海面溫度的空間分布變化率比較大，實測點SST往往并不是該觀測點所在像元的平均SST，因此，當現場觀測值和遙感反演值之間出現比較大的差別時，也許二者都是對的，并不一定是遙感反演方法有問題。另一方面，遙感測量的溫度是海水皮層，而現場觀測的海水溫度其實是水面下0.3～1.0米甚至5米水深的表層體溫，這二者本身就存在差異，其次，觀測數據與衛星遙感觀測數據的同步性也是遙感反演結果進行驗證時需要考慮的問題，總之，現場實測SST的測量方法難以滿足對遙感SST的驗證要求。

發明內容

針對上述不足，本發明提供一種水體皮溫-表溫同步測量裝置，其可對水體皮溫進行高精度的接觸式測量，該皮溫可用于對衛星遙感的在軌定標，對衛星遙感SST的結果進行評價（或稱為SST真實性檢驗），同時，該裝置可同步測量大氣底層、水體皮層和上表層的溫度，還可用于水體皮溫-表溫的關系分析以及海氣相互作用熱通量研究等。

為實現以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種水體皮溫-表溫同步測量裝置，其包括至少一測溫棒、A/D轉換器以及處理器，其中：

所述測溫棒的上段安裝有多個沿該測溫棒長度方向設置的具有0.6mm等距間隔的皮層溫度探頭，所述測溫棒的下段安裝有多個沿該測溫棒長度方向設置的具有等距間隔的表層溫度探頭；

所述皮層溫度探頭和表層溫度探頭均通過A/D轉換器與處理器電性連接；以及

所述測溫棒上進一步安裝有多個沿該測溫棒長度方向設置的具有等距間隔的壓力傳感器。

所述測溫棒的長度為150cm，其中，其上段為50cm，設置于測溫棒上段的皮層溫度探頭緊密排列；設置于測溫棒下段的相鄰的兩表層溫度探頭間的距離為5mm；所述測溫棒置于水體內時其上段露出水面5～45cm。

所述壓力傳感器為8個，相鄰兩壓力傳感器間的距離為20cm。

所述測溫棒為9根，該9根測溫棒組成20cm×20cm的方形陣列。

所述方形陣列的底部設有一半球形浮體，測溫棒安裝于該浮體上，所述浮體為空腔結構，處理器以及其外圍電路均安裝于該空腔結構中。

所述皮層溫度探頭和表層溫度探頭均為PSB-S7型的熱敏電阻。

每個所述的熱敏電阻與三個相同阻值的固定電阻組成一惠斯通電橋，所述惠斯通電橋的輸出端連接至A/D轉換器的輸入端。

本發明還提供了一種衛星遙感的在軌定標方法，其包括以下步驟：