[實用新型]一種應用于水體光譜的漂浮式測量系統

有效

• 申請號: 201920767516.7
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN210083477U
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 田禮喬;李勇;李森
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B63B22/00
• 分類號: B63B22/00;B63B22/18;B63B22/24;G01N21/25
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;樂綜勝

本實用新型公開了一種應用于水體光譜的漂浮式測量系統，包括浮標體，浮標體底部設有重量可調的配重塊，浮標體的頂部設有豎直向上的輻照度輻射計，浮標體上橫向設有平衡杠，平衡杠設置于浮標體的吃水線以上，平衡杠的兩端分別設有兩軸自穩平臺和平衡配重塊，兩軸自穩平臺上設置豎直向下的輻亮度輻射計；浮標體包括水密儀器艙，水密儀器艙內設有控制部件，控制部件分別與輻照度輻射計和輻亮度輻射計連接，用于控制所述各輻射計的探測，以及接收并暫存各輻射計的探測數據。能適用于不同水體類型的不同方法的水體光譜測量需求，降低傳統光學浮標的維護成本，可消除陰影對測量的影響，提高獲取數據的精度，提高水體測量的準確度，設備易拆卸、易組裝。

技術領域

本實用新型涉及水色遙感技術領域，具體涉及一種應用于水體光譜的漂浮式測量系統。

背景技術

遙感技術是如今環境檢測的重要技術手段，借助遙感技術獲取環境污染地區的遙感影像，通過計算機處理可以快速有效的得到觀測區的宏觀、快速、動態更新的環境狀況。其中水色遙感是根據水體在可見光波段的吸收與散射的光譜特性，利用機載、星載傳感器探測與水色有關的參數(如葉綠素、懸浮顆粒物、溶解有機物等)的一個計數過程。利用水色遙感反演的各個參數可為沿岸工程和河口海灣治理、港口航道、污染防治、漁場維護與開發、海岸蝕淤等提供基礎數據：從全球應用角度，可增進認識海洋生態環境評估和海洋在全球碳循環中所起的作用，為全球變化研究提供重要的定量信息，因此，水色遙感已經成為海洋科學和全球變化研究中必不可少的分支。

從光學角度來看，水體的光學特性除了受純水的影響外，主要還受葉綠素、懸浮顆粒物、有色可溶性有機物CDOM三種物質的影響。水體中的葉綠素主要存在于浮游植物和其他微生物，考慮到浮游植物是水體光學性質的主要影響因素，葉綠素的宿主又統稱為浮游植物。懸浮顆粒物是指懸浮在水中的微小固體顆粒物，其直徑一般在2mm以下，包括黏土、淤泥、粉砂、有機物和微生物等，是引起水體渾濁的主要原因。其含量的多少是衡量水質污染程度的指標之一。黃色物質是以溶解有機碳為主要成分、分子結構非常復雜的一大類物質的統稱，主要是指富甲酸和腐殖酸等未能鑒別的溶解組分，按其來源可以分為海洋生物有機體就地講解產生的和陸源產生的兩種。

水色遙感的基礎之一是水體光學特性分析與水體光譜特征測量分析。其原因有兩方面：一是水色傳感器接收到的總信號中的水體信號貢獻較小(一般小于10％)；二是水色遙感反演算法對遙感反射率的誤差比較敏感。水體光學特征主要包括固有光學特性(IOPs)和表觀光學特性(AOPs)。固有光學特性僅由水體本身的物理特性所決定，不隨入射光場的變化而變化，主要是指水體對光的散射和吸收，散射和吸收作用是光在海水中傳播的兩個基本過程，它們造成了光的衰減。表觀光學特性是指太陽和天空輻射通過水體進入水中所形成的水體輻射場分布，隨著光場變化而變化的水體光學參數，其表現為輻亮度分布、輻照度衰減、輻照比和偏振等與輻射場相關的光學特性。

對于近岸和內陸的二類水體，一般采用水面之上法的觀測原理。水面之上測量法采用與陸地光譜測量近似的儀器，在經過嚴格定標的前提下，通過合理的觀測幾何安排和測量積分時間設置，利用便攜式瞬態光譜儀和標準版直接測量進入傳感器的總信號L_μ、天空光信號 L_sky，和標準版的反射信號L_ρ，進而推導出離水輻射率L_w、歸一化離水輻射率L_wn、遙感反射率R_rs和剛好處于水面以下的輻照度比R(0^-)等參數。

水面之上法水體遙感反射率測量基本原理對于現場觀測，可忽略大氣散射的信號。則水面以上的光譜輻射信號的組成為：

L_μ＝L_w+ρ_f·L_sky+L_wc+L_g