[實用新型]用于水體光學觀測的漂浮設備及水體表觀光譜原位測量系統

有效

• 申請號: 201721112830.9
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN208270412U
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 孫兆華
• 申請（專利權）人: 孫兆華
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本實用新型涉及用于水體光學觀測的漂浮設備及水體表觀光譜原位測量系統。所述的測量系統包括所述漂浮設備及漂浮設備上搭載的各種觀測用設備；漂浮設備包括浮體環和浮體環上垂直于環面方向設置的光學探頭安裝架，光學探頭安裝架包括豎直安裝組件和水平連接組件，水平連接組件沿浮體環的環形徑向設置，一端連接豎直安裝組件，另一端連接浮體環，使豎直安裝組件懸垂于浮體環環面以外，同時其垂直投影處于環面中心位置；浮體環內、外徑比值為0.80～0.85；浮體環設有水密空腔，為整個漂浮設備提供浮力和裝載電子設備和電源組件；光學探頭安裝架上豎直安裝光學探頭。本實用新型的測量系統可直接測量水體離水輻亮度L_w，能夠最大限度地減少誤差，觀測精度高。

技術領域

本實用新型涉及光學觀測領域，具體涉及水色遙感現場表觀光譜觀測領域，尤其涉及一種水體原位表觀光譜觀測設備。

背景技術

離水輻亮度(L_w)和遙感反射率(R_rs)是海洋光學的核心參量，如固有光學量、葉綠素濃度以及光學淺水底質等其他參量，都可由R_rs反演得到。而且，現場實測的L_w可用于機載或空間傳感器的地面標定、真實性檢驗，以及大氣校正中。

現場實測L_w光譜已經有五十多年歷史，現有技術中已經開發和實施的有三種測量方法，包括水面以上測量法、水下剖面測量法和水面漂浮測量法，這些方法雖然在測量現場很容易實施，但是它們都沒能直接測量水體的L_w，而且通過測量一些相關參量去推導L_w，由于在推導過程中均存在一些不確定的因素，導致這些方法推導得到的L_w具有很大的誤差。

如許多研究中所述，使用水面以上測量法估測L_w時，如果海面被波浪粗糙化，無法準確確定氣水界面反射率，那么很難準確地去除表面反射光，導致推導L_w時存在巨大的不確定因素；水下剖面測量法中，為了導出到達水面的上行輻亮度，需要通過精密的數據處理獲得正確的衰減系數，實際應用時，對于高度混濁的水域或垂直分層的水域，很難準確估算傳播的衰減系數，因此最終推導L_w時也存在巨大的不確定因素；對于水面漂浮測量法，則需要將水面以下10-50cm處的上行輻亮度推導成剛好水面以下0cm處的上行輻亮度。而且，對于水下剖面測量法和水面漂浮測量法，都必須通過假定水的折射率和橫截面反射率來主觀地以剛好水面以下0cm處的上行輻亮度推導出離水輻亮度L_w，因此，即使準確地測量了每個分量，各種程度的不確定性也還是會影響L_w的計算。

目前，水面漂浮測量法已經很少提到，水面以上測量法和水下剖面測量法都有代表性的儀器。如，利用水面以上測量法的代表觀測儀器有：加拿大的Satlantic公司的HyperSAS表觀光譜觀測設備等；利用水下剖面測量法的代表觀測儀器有：海洋光學浮標等。

總之，現有技術中，不論那種觀測儀器，只要采用以上三種測量方法的，都無法準確測量離水輻亮度，因此，有必要研發一種基于新的觀測方法的水體表觀光譜觀測設備，使用直接測量而不是推導得到離水輻亮度的方法，以最大限度地減少方法缺陷、人為誤差、設備投入、降低操作和維護的難度，并且實現更高的觀測精確度。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有的水體表觀光譜觀測中存在的問題，提出一種新的水體光學觀測設備，不僅能夠直接測量水體離水輻亮度L_w，最大限度地減少方法缺陷、人為誤差和設備誤差，最終觀測得到的水體遙感反射率R_rs精度顯著提高，而且該設備滿足海洋光學測量在陰影、姿態、安全性、布放回收的易操作性以及維護的方便性等方面的技術要求。

本實用新型的上述目的是通過以下技術方案實現的：