[發(fā)明專利]一種綠潮定量觀測裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710945306.8
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107727077B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉霜;張繼民
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/04;G01N5/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種綠潮定量觀測裝置，其特征在于，包括定量觀測箱、固定橫軸、立桿、橫桿；

所述定量觀測箱包括前片、后片、左片、右片、上片和下片，其中，所述后片為不透明材質(zhì)，中心處設(shè)有觀察孔，而前片、左片、右片、上片和下片為透明材質(zhì)，所述前片可作前后方向移動；所述左片和右片與后片的交界的中點處各設(shè)有突出的固定橫軸，立桿從固定橫軸穿過，所述固定橫軸可沿著所述立桿上下移動；立桿上設(shè)有刻度；所有立桿均連接于所述橫桿；

所述左片和右片分別附有量角器，量角器的中心點分別位于左片和右片與后片交界線的中點處，兩個量角器的0°刻度線分別與左片和后片、右片和后片的交界線重合；

所述前片設(shè)有分別穿過前片的中心點并相互垂直的刻度線；

所述觀察孔處設(shè)有攝像頭，所述攝像頭的拍攝方向垂直于后片；

所述上片設(shè)有沿前后方向延伸的刻度槽，所述刻度槽的兩側(cè)有刻度；前片的頂部設(shè)有穿過所述刻度槽伸出觀測箱外部的移動柄，通過移動所述移動柄可帶動所述前片沿著所述刻度槽前后移動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠潮定量觀測裝置，其特征在于，所述前片的左邊緣和下邊緣分別設(shè)有可沿著所述前片的左邊緣和下邊緣移動的指針，并且分別指向右方和上方。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠潮定量觀測裝置，其特征在于，所述固定橫軸為圓柱狀，所述觀測箱可轉(zhuǎn)動地連接于所述固定橫軸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠潮定量觀測裝置，其特征在于，橫桿中點有水平泡。

5.利用上述任一權(quán)利要求所述的綠潮定量觀測裝置進行綠潮定量觀測的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1船舶航行過程中，盡量固定航速行駛并記錄航速SP；如果沒有發(fā)現(xiàn)漂浮綠潮藻體，則根據(jù)航程長短，每間隔20～30分鐘記錄一次，記錄內(nèi)容包括在每個觀測時刻綠潮覆蓋面積CA_ti＝0，分布面積DA_ti＝0，綠潮藻體生物量M_ti＝0；

如果發(fā)現(xiàn)漂浮綠潮藻體，停船或者間隔停船觀測，若視野范圍內(nèi)綠潮藻體分布面積較小，則停船觀測一次；若漂浮藻體分布面積大于當(dāng)前視野范圍，則根據(jù)藻體分布均勻情況，固定航速間隔幾分鐘停船觀測記錄一次，并記錄期間每次航行起止時間和必要的經(jīng)緯度；

根據(jù)現(xiàn)場漂浮綠潮藻體分布情況判斷進行每個觀測時刻的綠潮分布面積DA_ti、覆蓋面積CA_ti的定量觀測，其中需要記錄每次觀測起止時間、經(jīng)緯度，航次間隔時間；根據(jù)漂浮綠潮藻體分布情況采用如下方法：

1)當(dāng)漂浮綠潮藻體為大塊狀分布綠潮時：

當(dāng)觀測到有漂浮綠潮藻體分布時，將所述綠潮定量觀測裝置放置在甲板靠近船舷處，選取合適的觀測點位置，盡可能分別觀測藻體分布區(qū)域的相對尺寸并記錄，其中包括長L_i、寬W_i；

具體觀測時，首先通過觀察孔處觀測漂浮綠潮藻體的中心點C，從而確定合適的觀測高度A點；然后根據(jù)藻塊的大小前后移動前片，藻塊越大，前片越靠近后片；

所述合適的觀測高度應(yīng)當(dāng)滿足在前片觀察到漂浮綠潮藻體的全部并且位置不聚集在角落；另外，觀測距離船舶較遠的漂浮綠潮藻體時觀測高度高一些，距離船舶較近的漂浮綠潮藻體觀測高度低一些；

前片的移動位置和當(dāng)前視野里漂浮綠潮藻體的大小和位置有關(guān)，首先，被觀測藻塊要全部都落入視野；其次，前片盡可能遠離后片，這樣，漂浮綠潮藻體所占刻度越多，測量的誤差越小；這樣的話，假如視野內(nèi)，漂浮綠潮藻體分布越集中，前片就可以越遠離后片；

然后從觀察孔觀測漂浮綠潮藻體的邊界點F、G，移動指針分別得到邊界點F、G在前片上的對應(yīng)的落點的刻度，兩點的刻度差即為所觀測的漂浮綠潮藻體的相對尺寸DE；當(dāng)觀測箱向下傾斜觀察時，向下傾斜的角度c通過立桿在量角器上的位置讀出；此外還需要讀出前片與后片的垂直距離a；

如果漂浮綠潮藻體形狀比較外凸，邊界點F、G取兩端最靠外的邊界點，使用時移動指針到達最外的邊界點，讀出指針到達位置的刻度；假如漂浮綠潮藻體形狀明顯內(nèi)凹，面積又比較大，則將漂浮綠潮藻體劃分成幾個外凸的藻塊，分別進行觀測，然后分別計算面積后再加和；

則FG＝DE*a/AC；

其中，AC為從觀測高度點A出發(fā)的視線與漂浮綠潮藻體中點C的連線長度；AC＝AH/cosc＝(b+甲板高度)/cos c；b為觀測高度點A到甲板的垂直距離；AH為觀測高度點A與漂浮綠潮藻體的垂直距離，等于甲板高度與b之和；縱向測量時得到的FG即為L_i，橫向測量時得到的FG即為W_i；

若當(dāng)前視野下，漂浮綠潮藻體分散分布在視野范圍的四處，基本沒有大片空白海面，則當(dāng)前觀測時刻的藻體分布面積即為視野范圍面積FV_ti，其中，為按時間加和計算航行總面積的需要，F(xiàn)V_ti＝4ES²，則DA_ti＝FV_ti＝4ES²；其中，ES為觀測時刻人眼目力范圍，由觀測人員根據(jù)天氣和船舷高度情況，參照船體尺寸進行估計；

若當(dāng)前視野下，若藻體沒有分散分布在視野范圍的四處，存在大片空白海面，根據(jù)現(xiàn)場情況，估計藻體分布區(qū)域占視野范圍的比例R或者估計空白海面占視野范圍的比例RB并計算R＝1-RB，則當(dāng)前觀測時刻的藻體分布面積DA_ti＝FV_ti×R＝4ES²×R；

觀測時刻漂浮綠潮藻體的覆蓋面積CA_ti為觀測時刻視野范圍內(nèi)所有大塊狀分布藻體面積的加和，即CA_ti＝∑AA_ti；

2)當(dāng)每塊藻塊面積較小，視野范圍內(nèi)藻塊數(shù)量較多，無法一一全部測量尺寸時，采用九宮格法估算：

將視野劃分為18個小格區(qū)域，并一一觀測、估計和記錄每個小格內(nèi)綠潮藻體的覆蓋比例R_i；則觀測時刻分布面積DA_ti為所有覆蓋比例大于50％的小格的面積和；觀測時刻覆蓋面積CA_ti為18個小格內(nèi)的藻體覆蓋比例平均值和視野面積的乘積，即CA_ti＝∑R_i/18×4ES²；

3)當(dāng)綠潮藻體長度很長，或者長度達到視野范圍的盡頭時：

因條帶長度較長，先采用1)中的方法對每個條帶觀測若干次帶寬W_i，計算得到每個條帶的平均帶寬MW_i，平均帶寬MW_i＝∑測量帶寬W_i/測量次數(shù)；

若條帶到達視野盡頭，則條帶長度為2ES，否則采用1)中的方法測量條帶長度L_i，則DA_ti＝視野面積＝4ES²；CA_ti為觀測時刻視野范圍內(nèi)每個條帶的面積加和，即CA_ti＝∑MW_i×L_i；

S2每次觀測時盡量在典型漂浮綠潮藻塊處布放取樣框撈取取樣框內(nèi)藻體，稱藻體濕重，計算得到航行觀測區(qū)域藻體生物量M，并計算得到航行觀測區(qū)域藻體分布面積DA、覆蓋面積CA、觀測面積A和平均覆蓋率CA％。