海洋科学在20世纪后半叶得到迅速发展,人们逐渐认识到海洋水体研究是研究海洋环境的基础,在洋流监测、气象预报、防灾减灾、环境治理、极地科考中都占据着重要地位。目前国内外都已展开对海洋水体的深入研究,其中,海洋光学研究主要是研究海洋的光学性质,以及光在海洋中的传播规律,其研究所依赖的基础数据主要是运用现场和实验室的测量方法获取的海洋水体光谱数据,例如研究太阳光射入海洋后,经过辐射传递过程所产生的、由海洋表层向上的光谱辐射场。
现有技术中,海洋等水体的光学研究所依赖的基础数据基本上都是专业技术机构的专业技术人员操作专业的观测设备在现场或实验室中观测得到的。该过程中,观测设备往往结构复杂、操作要求高,技术人员需要经过专业的培训才可以正确使用观测设备获得有效的观测数据。目前可以有效观测海洋光学数据的设备种类繁多,例如目前市场上现有的Seabird、TriOS等品牌的光学观测设备。这些观测设备的便携程度和操作难度各不相同,但是几乎都是庞大或笨重的,而且需要专业培训才可以投入实际观测应用,随着大数据的需求和发展,仅仅依靠非常有限的海洋光学观测机构及其人员和设备,完全不足以满足日益增长的大数据观测需求,在很大程度上限制了海洋光学观测数据的采集和利用。
基于“超便携式、操作简单、准确度高、采样高”的水色遥感“水面之上法”观测新理念,广州耀海科技有限公司创新研制了“免维护、小型化(3kg)、智能化”的一体式表观高光谱仪安装了两个高光谱辐亮度传感器和一个高光谱辐照度传感器(340-850nm),配有小型自稳平台,可以保持“水面之上法”所要求的观测角度。无需专业培训,只需几分钟熟悉设备的过程后,即可轻松获取专业的离水辐亮度和遥感反射率数据。
(1)设备简介
具有1Hz采样频率,在秒级的采样时间内可获取三组光谱。配套GPS,光谱仪观测平面与太阳入射平面的夹角φv,姿态(方位角、俯仰角、横滚角)等辅助数据,方便数据处理分析。将复杂的海洋光学数据测量流程标准化,将笨拙的海洋光学设备小型化。在保证数据准确可靠的同时,实现智能“一键式”操作,是一种智能简单到任何人都可以轻松使用的海洋光学专业设备。
该设备广泛用于、水体表观光谱调查、水色卫星真实性检验和现场标定、水色三要素的反演、赤潮、藻类水华等现象的研究及预报、遥感反演模型的建立和光学模型研究、海洋及湖泊水色遥感等领域。
现场安装及及尺寸图(侧视和俯视,单位mm)
软件著作说明书及专利设备图
软件展示
(2)性能参数
系统参数 |
直接测量参数 |
天空辐亮度、水面辐亮度和太阳入射辐照度 |
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推导参数 |
离水辐亮度、遥感反射率 |
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数据传输方式 |
默认线缆传输,可定制远程无线传输 |
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防水等级 |
IP68 |
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积分时间调整方式 |
自动 |
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姿态输出 |
角度(包括方位角、俯仰角、横滚角) |
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角度测量误差 |
XY轴 0.05°,Z轴1°(磁场校准好,且没有被磁场干扰) |
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定位模块 |
定位精度:2.5m,进行经纬度的测量 |
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最大采样频率 |
1Hz |
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输入电压 |
DC12V或 AC220V(需配适配器) |
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最大功耗 |
<1.8W |
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重量 |
3kg |
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工作温度 |
0℃ 至 +50℃ |
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三轴小型智能 |
俯仰角自稳范围 |
-30°至 +30° |
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自稳平台 |
横滚角自稳范围 |
0至360° |
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自稳云台上光学探头的观测几何角 |
Lsfc水面辐亮度探头的天底角为40° Lsky天空辐亮度探头的天顶角为40° Es海面入射辐照度探头垂直向上 |
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水面辐亮度 |
光谱波长范围 |
340 - 850 nm |
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/天空辐亮度 |
光谱标定范围 |
400 - 830 nm |
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检测器类型 |
288 通道CMOS |
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光谱取样 |
2.7nm/pixel |
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光谱准确度 |
0.2nm |
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可用通道 |
196 |
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视场角 |
3° |
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积分时间 |
0.1-2048ms |
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辐照度 |
光谱波长范围 |
340 - 850 nm |
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光谱标定范围 |
400 - 830 nm |
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检测器类型 |
288 通道CMOS |
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光谱取样 |
2.7nm/pixel |
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光谱准确度 |
0.2nm |
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可用通道 |
196 |
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收集器类型 |
余弦校正 |
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积分时间 |
0.1-2048ms |
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软件显示 |
专业的Triplet AOP View软件,上电自动识别光谱仪系列号,具备原始数据、离水辐亮度、遥感反射率等参数可视化实时显示功能,同时显示GPS、光谱仪观测平面与太阳入射平面的夹角φv、姿态(方位角、俯仰角、横滚角)等辅助数据 |
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软件操作 |
专业的Triplet AOP View软件,具有“一键式”智能测量功能,一键点击“开始测量”便可开始测量 |
(3)设备应用场景
方式一:站位式便携测量,用于便携式野外站位式测量 |
方式二:船载走航式持续测量,可搭载于各类游艇、渔船、科考船等,走航式获取大量表观数据 |
方式三:小型无人船上持续测量,可搭载于新建或者已有小型智能无人船上,随船智能获取大量表观数据 |
方式四:定点长期无人值守野外测量,可搭载于浮标等各类长期野外观测平台,拥有独立的供电、数据采集、无线传输模块,不影响平台上已有系统,可定点长期获取大量表观数据 |