【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋观测领域，涉及一种观测装置及方法，尤其涉及一种浅海底质光谱观测装置及方法。
技术介绍
1、浅海的海底承载着珊瑚礁与海草床等典型生态系统，对渔业资源、海岸侵蚀保护以及气候调节等存在重要意义。在现有浅海海底观测方法中，通过潜水员携带调查仪器进行近底观测依赖人力成本和技术培训成本，通过卫星或航空遥感方法又由于浅海水体变化的水质和潮位条件，使得直接对浅海水底的光学观测结果并不稳定。如何通过节约人力的现场观测方法获取海底准确的光学定量信息在海洋观测与研究工作中十分迫切的需求。从检索到的公开资料看，尚未有类似的浅海底质光谱观测装置及方法，实现对海底光学定量信息的测量功能。
2、由于季节或降水等带来的水质条件变化和潮位带来的水深变化，使得在水面上对水底信息的观测结果并不固定。本专利技术针对上述海底光学信息定量的需要，基于反射率计算原理和水体光学衰减原理，通过进程可调的活动定标板机构，建立定标信息可调的浅海底质观测装置及方法，实现对水底光学定量信息的测量中移除水柱的影响，可用于珊瑚礁、海草床等浅海生态系统健康状态的现场观测。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种浅海底部光谱观测装置及方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种浅海底质光谱观测装置，包括下行辐射传感器、上行辐射传感器、三脚着陆架固定机构、水下摄像机和可活动定标板机构；所述三脚着陆架固定机构包括一个环形支架以及固定在环形支架上的第一支脚、第二支脚和第
4、进一步地，述可活动定标板机构包括推杆和反射率定标白板，所述推杆一端固定有反射率定标白板，另一端固定在所述三脚着陆架固定机构的第二支脚上，且所述推杆能够进行伸缩，用于调整所述反射率定标白板的位置。
5、进一步地，所述下行辐射传感器和上行辐射传感器为具有防水耐压能力的光谱测量仪器，用于测量水下特定深度处的辐射强度。
6、进一步地，所述三脚着陆架固定机构的第三支脚上设有数据采集器，所述数据采集器与所述下行辐射传感器、上行辐射传感器、水下摄像机和可活动定标板机构通过防水电缆连接。
7、进一步地，所述观测装置还包括控制模块，所述控制模块通过防水电缆与数据采集器连接，用于控制所述下行辐射传感器、上行辐射传感器、水下摄像机的启闭和可活动定标板机构的推出。
8、一种浅海底质光谱观测方法，利用上述装置实现，具体步骤如下：
9、s1.安装浅海底质光谱观测装置并通过船基平台下放所述装置直至三脚着陆架固定机构着陆至水底；
10、s2. 通过水下摄像机观察上行辐射传感器所对应的水底目标，确定所述观测装置下放位置和区域；
11、s3. 利用下行辐射传感器采集第一次环境光谱数据，利用上行辐射传感器采集底质反射的光谱数据；
12、s4.控制可活动定标板机构的推杆推出反射率定标白板到上行辐射传感器下方，通过上行辐射传感器采集反射率定标白板反射的光谱数据，并同步记录下行辐射传感器采集的第二次环境光谱数据；
13、s5.对底质反射的光谱数据和反射率定标白板反射的光谱数据以及两次采集的环境光谱数据进行处理分析，获得海底底质无水柱影响的反射率数据。
14、进一步地，通过水下摄像机观察上行辐射传感器所对应的水底目标，确定所述观测装置下放位置和区域，具体为：通过水下摄像机拍摄水底目标图片，观测所述上行辐射传感器对应的底质种类，用于确定是否在该区域进行测量，否则需要调整下落位置或通过船基平台移动至下一区域进行测量。
15、进一步地，所述海底底质无水柱影响的反射率数据，具体计算方式为：
16、根据底质反射的光谱数据、反射率定标白板反射的光谱数据、两次采集的环境光谱数据、下行辐射传感器和上行辐射传感器之间的高度差异以及上行辐射传感器与水底的距离，利用比尔-朗伯定律修正光学衰减，计算得到海底底质无水柱影响的反射率。
17、本专利技术的有益效果是：
18、浅海海底承载的珊瑚礁、海草床等生态系统的健康状态需要定期进行监测。在现有海洋观测方法中，由潜水员进行的原位测量和航空近地面测量都难以消除传感器到水底目标之间的水柱的影响。同时由于水气界面存在波浪等现象，对浅水水下光场的干扰也同样强烈。本专利技术基于水体中光学衰减定律，并设计可改变测量高度的活动定标机构，提出信息处理方法，实现了海底真实光谱的测量，是海洋现场观测研究中的一项创新。本专利技术可以用于水底生态系统调查、海底沉积物调查等海洋学原位调查，具有极大的实用价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种浅海底质光谱观测装置，其特征在于，包括下行辐射传感器（1）、上行辐射传感器（2）、三脚着陆架固定机构（3）、水下摄像机（4）和可活动定标板机构（5）；所述三脚着陆架固定机构（3）包括一个环形支架以及固定在环形支架上的第一支脚、第二支脚和第三支脚，所述环形支架上设有一横梁，所述横梁上固定有下行辐射传感器（1）和上行辐射传感器（2）；所述水下摄像机（4）固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第一支脚上；所述可活动定标板机构（5）固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第二支脚上。
2.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述可活动定标板机构（5）包括推杆和反射率定标白板，所述推杆一端固定有反射率定标白板，另一端固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第二支脚上，且所述推杆能够进行伸缩，用于调整所述反射率定标白板的位置。
3.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述下行辐射传感器（1）和上行辐射传感器（2）为具有防水耐压能力的光谱测量仪器，用于测量水下特定深度处的辐射强度。
4.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装
5.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述观测装置还包括控制模块，所述控制模块通过防水电缆与数据采集器（6）连接，用于控制所述下行辐射传感器（1）、上行辐射传感器（2）、水下摄像机（4）的启闭和可活动定标板机构（5）的推出。
6.一种浅海底质光谱观测方法，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的装置实现，具体步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种浅海底质光谱观测方法，其特征在于，所述通过水下摄像机观察上行辐射传感器所对应的水底目标，确定所述观测装置下放位置和区域，具体为：通过水下摄像机拍摄水底目标图片，观测所述上行辐射传感器对应的底质种类，用于确定是否在该区域进行测量，否则需要调整下落位置或通过船基平台移动至下一区域进行测量。
8.根据权利要求6所述的一种浅海底质光谱观测方法，其特征在于，所述海底底质无水柱影响的反射率数据，具体计算方式为：根据底质反射的光谱数据、反射率定标白板反射的光谱数据、两次采集的环境光谱数据、下行辐射传感器和上行辐射传感器之间的高度差异以及上行辐射传感器与水底的距离，利用比尔-朗伯定律修正光学衰减，计算得到海底底质无水柱影响的反射率。
...【技术特征摘要】
1.一种浅海底质光谱观测装置，其特征在于，包括下行辐射传感器（1）、上行辐射传感器（2）、三脚着陆架固定机构（3）、水下摄像机（4）和可活动定标板机构（5）；所述三脚着陆架固定机构（3）包括一个环形支架以及固定在环形支架上的第一支脚、第二支脚和第三支脚，所述环形支架上设有一横梁，所述横梁上固定有下行辐射传感器（1）和上行辐射传感器（2）；所述水下摄像机（4）固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第一支脚上；所述可活动定标板机构（5）固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第二支脚上。
2.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述可活动定标板机构（5）包括推杆和反射率定标白板，所述推杆一端固定有反射率定标白板，另一端固定在所述三脚着陆架固定机构（3）的第二支脚上，且所述推杆能够进行伸缩，用于调整所述反射率定标白板的位置。
3.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述下行辐射传感器（1）和上行辐射传感器（2）为具有防水耐压能力的光谱测量仪器，用于测量水下特定深度处的辐射强度。
4.根据权利要求1所述的浅海底质光谱观测装置，其特征在于，所述三脚着陆架固定机构（3）的第三支脚上设有数据采集器（6），所述数据采集器（6）与所述下行辐射传感器（1）、上行...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华国，王恩泽，马蕴涵，王隽，厉冬玲，曹雯婷，
申请(专利权)人：自然资源部第二海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。