海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术提供了一种海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法，涉及水体光谱测量的技术领域，该系统包括水下测量箱和与水下测量箱连接的探测设备；水下测量箱为密封箱体，该密封箱体内封装有微型电脑，以及与微型电脑连接的第一光谱仪和第二光谱仪；探测设备包括第一光学探头、第二光学探头和深度探头，第二光学探头配置有白板；第一光学探头与第一光谱仪连接，第二光学探头与第二光谱仪连接。本发明专利技术实施例提供的一种海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法，通过将白板作为参照，计算待测目标物的反射率，从而去除其他未知变量的影响，能够得到更为精确的检测结果和数据。

【技术实现步骤摘要】
海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法
本专利技术涉及水体光谱测量的
，尤其是涉及一种海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法。
技术介绍
海洋技术是人类21世纪的三大尖端科学探索领域之一。随着应用光学、光电子学、计算机等相关技术的发展，人类已经有能力利用各种光学仪器实时观测海洋。近十几年海洋光学仪器发展迅速，不同观测目标物所使用的光谱仪技术有所差异，如遥感所用的成像光谱仪、陆地测量的地物光谱仪。而海洋目标物所对应的水体波动性的存在，为海洋水体表面以及海水内部的光谱监测研究提出了一个新的技术要求。发展海洋技术、研发高新设备、提高长期海洋观测和预报能力，受到世界各国的高度重视。海洋光辐射传输特性的变化，影响着海面-大气系统的辐射收支和水下生物活动，在全球变化研究中具有重要意义。太阳光在海洋特殊层—海气界面或海底层折射或反射造成的辐射传输变化，记录了不同类型海洋界面(如海洋白冠、溢油污染，海底的海草、珊瑚等底质类型等)的变化信息，为利用高光谱手段监测海洋生态环境、海面目标物识别、底质类型精细化分类等提供了重要基础。然而，现有的仪器设备还难以满足所需要的测量精度和同步测量的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法，以缓解现有技术中的仪器设备难以满足需求测量精度的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种海底底质界面水下光谱测量系统，该系统包括水下测量箱和与水下测量箱连接的探测设备；水下测量箱为密封箱体，该密封箱体内封装有微型电脑，以及与微型电脑连接的第一光谱仪和第二光谱仪；探测设备用于进行水下探测，包括第一光学探头、第二光学探头和深度探头，第二光学探头配置有白板；第一光学探头与第一光谱仪连接，第二光学探头与第二光谱仪连接；深度探头与微型电脑连接；第一光谱仪通过第一光学探头采集待测目标物的数字光谱信号，并将待测目标物的数字光谱信号发送至微型电脑；第二光谱仪通过第二光学探头采集白板的数字光谱信号，并将白板的数字光谱信号发送至微型电脑；深度探头用于探测待测目标物和白板的水下深度，以使待测目标物与白板的水下深度保持一致；微型电脑用于接收待测目标物的数字光谱信号和白板的数字光谱信号，计算待测目标物的反射率，并将待测目标物的数字光谱信号、白板的数字光谱信号和反射率存储在数据库中。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述探测设备还包括摄像头；该摄像头与微型电脑连接；摄像头用于按照预先设置的时间间隔采集水下的图像信息，并将图像信息传输至微型电脑；其中，图像信息包括图片和/或视频；微型电脑还用于将图像信息与时间间隔内采集的待测目标物的数字光谱信号和白板的数字光谱信号进行时间匹配，以使工作人员根据时间间隔和图像信息获取当前水体的光谱信号。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述系统还包括辅助测量模块，该辅助测量模块与微型电脑连接，包括温度传感器和GPS定位装置；温度传感器的感温器件设置在水下测量箱的外表面，用于测量水体温度，并将水体温度发送至微型电脑；GPS定位模块设置在水下测量箱内，用于采集水下测量箱的位置信息。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述系统还包括显示器；该显示器设置在水下测量箱内，与微型电脑连接，用于显示微型电脑存储的数据。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述显示器设置在水下测量箱外部，且位于水面上；显示器通过数据线与微型电脑连接，用于显示微型电脑存储的数据。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述白板设置在支撑架上，支撑架为可伸缩支撑架；白板和支撑架通过可旋转支架连接。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述白板上还设置有倾角传感器，倾角传感器与微型电脑连接，用于检测白板的倾斜角度；微型电脑还用于采集待测目标物的数字光谱信号的光学角度，根据光学角度和倾角传感器检测的倾斜角度控制可旋转支架进行旋转，以使白板的倾斜角度与光学角度一致。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述系统还包括水密按钮；该水密按钮与微型电脑连接，用于控制系统的开启和关闭状态；其中，水密按钮设置在水下测量箱的外表面。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述第一光学探头和第二光学探头为玻璃材质的高亮度探头。第二方面，本专利技术实施例还提供一种海底底质界面水下光谱测量方法，该方法应用于上述第一方面所述的海底底质界面水下光谱测量系统；该方法包括：第一光谱仪通过第一光学探头采集待测目标物的数字光谱信号，并将待测目标物的数字光谱信号发送至微型电脑；第二光谱仪通过第二光学探头采集白板的数字光谱信号，并将白板的数字光谱信号发送至微型电脑；微型电脑通过深度探头探测待测目标物和白板的水下深度，以使待测目标物与白板的水下深度保持一致；微型电脑接收待测目标物的数字光谱信号和白板的数字光谱信号，计算待测目标物的反射率，并将待测目标物的数字光谱信号、白板的数字光谱信号和反射率存储在数据库中。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种海底底质界面水下光谱测量系统及测量方法，通过在水下测量箱内设置微型电脑和光谱仪，使光谱仪能够通过光学探头采集待测目标物和白板的数字光谱信号，并将待测目标物和白板的数字光谱信号发送至微型电脑，通过将白板作为参照，计算待测目标物的反射率，从而去除其他未知变量的影响，能够得到更为精确的检测结果和数据。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种海底底质界面水下光谱测量系统的结构框图；图2为本专利技术实施例提供的另一种海底底质界面水下光谱测量系统的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的一种海底底质界面水下光谱测量系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种海底底质界面水下光谱测量方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。通常，海洋水体中的叶绿素、泥沙、黄色物质等组成结构及含量变化是影响水体光辐射分布的重要因素，在光学浅水中不同底质类型如海底珊瑚、海草、底泥都直接影响水面光谱变化特征。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底底质界面水下光谱测量系统，其特征在于，所述系统包括水下测量箱和与所述水下测量箱连接的探测设备；所述水下测量箱为密封箱体，所述密封箱体内封装有微型电脑，以及与所述微型电脑连接的第一光谱仪和第二光谱仪；所述探测设备用于进行水下探测，包括第一光学探头、第二光学探头和深度探头，所述第二光学探头配置有白板；所述第一光学探头与所述第一光谱仪连接，所述第二光学探头与所述第二光谱仪连接，所述深度探头与所述微型电脑连接；所述第一光谱仪通过所述第一光学探头采集待测目标物的数字光谱信号，并将所述待测目标物的数字光谱信号发送至所述微型电脑；所述第二光谱仪通过所述第二光学探头采集所述白板的数字光谱信号，并将所述白板的数字光谱信号发送至所述微型电脑；所述深度探头用于探测所述待测目标物和所述白板的水下深度，以使所述待测目标物与所述白板的水下深度保持一致；所述微型电脑用于接收所述待测目标物的数字光谱信号和所述白板的数字光谱信号，计算所述待测目标物的反射率，并将所述待测目标物的数字光谱信号、所述白板的数字光谱信号和所述反射率存储在数据库中。

【技术特征摘要】
1.一种海底底质界面水下光谱测量系统，其特征在于，所述系统包括水下测量箱和与所述水下测量箱连接的探测设备；所述水下测量箱为密封箱体，所述密封箱体内封装有微型电脑，以及与所述微型电脑连接的第一光谱仪和第二光谱仪；所述探测设备用于进行水下探测，包括第一光学探头、第二光学探头和深度探头，所述第二光学探头配置有白板；所述第一光学探头与所述第一光谱仪连接，所述第二光学探头与所述第二光谱仪连接，所述深度探头与所述微型电脑连接；所述第一光谱仪通过所述第一光学探头采集待测目标物的数字光谱信号，并将所述待测目标物的数字光谱信号发送至所述微型电脑；所述第二光谱仪通过所述第二光学探头采集所述白板的数字光谱信号，并将所述白板的数字光谱信号发送至所述微型电脑；所述深度探头用于探测所述待测目标物和所述白板的水下深度，以使所述待测目标物与所述白板的水下深度保持一致；所述微型电脑用于接收所述待测目标物的数字光谱信号和所述白板的数字光谱信号，计算所述待测目标物的反射率，并将所述待测目标物的数字光谱信号、所述白板的数字光谱信号和所述反射率存储在数据库中。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测设备还包括摄像头；所述摄像头与所述微型电脑连接；所述摄像头用于按照预先设置的时间间隔采集水下的图像信息，并将所述图像信息传输至所述微型电脑；其中，所述图像信息包括图片和/或视频；所述微型电脑还用于将所述图像信息与所述时间间隔内采集的所述待测目标物的数字光谱信号和所述白板的数字光谱信号进行时间匹配，以使工作人员根据所述时间间隔和所述图像信息获取当前水体的光谱信号。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括辅助测量模块，所述辅助测量模块与所述微型电脑连接，包括温度传感器和GPS定位装置；所述温度传感器的感温器件设置在所述水下测量箱的外表面，用于测量水体温度，并将所述水体温度发送至所述微型电脑；所述GPS定位模块设置在所述水下测量箱内，用于采集所述水下测量箱的位置信息。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨跃忠，许占堂，李彩，周雯，王桂芬，曹文熙，曾凯，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44