一种现场测量海上白冠覆盖率的测量方法及其测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及海洋监测领域，尤其涉及一种海面上波浪破碎所产生的白浪对整个背景海面在面积上所占的覆盖率的测量方法及其测量装置，包括设置在载体上的海面白冠上行辐亮度测量装置、数据采集装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置。本发明可以简单而精确地测量出海上的白冠覆盖率，并可消除太阳光变化所带来的影响，实现了自动化的方法来收集测量到的数据，便于数据的统计和处理，且装置搭载的平台要求简单，可适用于复杂海况，相对于海洋遥感测量手段，本发明的测量方法简单而精确；相对于航空遥感测量手段，本发明测量成本低、受天气状况影响小、而且具有可以连续测量的优点。
【专利说明】一种现场测量海上白冠覆盖率的测量方法及其测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋监测领域，尤其涉及一种海面上波浪破碎所产生的白浪对整个背景海面在面积上所占的覆盖率的测量方法及其测量装置。
【背景技术】
[0002]海表面在风的连续作用下产生波浪，波浪逐渐成长，波动的非线性越来越强，当风速达到某一临界值时，波浪便破碎并在波峰处产生大量的水沫和水滴，在波动水体内部和表面产生大量的气泡.这种在波面上清晰可见的白色水体就是所谓的白冠，它是空气和海水湍混合的结果。海浪白冠由波峰处直接生成的白冠泡沫、次表层的淹没水泡、被卷入水中的气泡上升到海表面主峰后形成的泡沫斑迹和风吹滞留海面形成的条状浪沫羽共同组成。直观上，海表面白冠覆盖区域所占计算海区总面积的比例被定义为白冠覆盖率。
[0003]强风驱动的海面，波浪破碎时大量的空气被卷人水中形成气泡，气泡个数呈指数衰减分布在波面下方，形成气泡层。因此白冠的存在加强了海洋和大气之间的气体交换。
[0004]风浪破碎，白冠出现，海面粗糙度加强，破碎的海水被抛出水面，它从风速中得到能量。水体被挟卷，重新进入海洋，它将动量传输给表层海流等。白冠的产生伴随着大量气泡在海面爆裂而产生水沫滴，这些水沫滴喷洒到空气中大大扩展了海水的蒸发面积，从而急剧地增强了海一气热量交换。在风速超过一定的临界值之后，海面蒸发主要通过水沫滴的方式进行。因此在这样一个海洋与大气之间强烈的湍流涡动过程中，白冠的产生加强了海气界面间热量和动量的交换。因此，研究海洋白冠的存在对大气海洋的气体交换、大气海洋热量和动量交换的影响需要获得海洋白冠覆盖率的信息。
[0005]目前白冠覆盖率的测量一般是采用海洋遥感和航空拍摄的手段进行获取，然而，各个海区由于其水体的差异导致了海水和白冠反射率存在区域上的差异性，给遥感数据的提取带来了很大的不确定性；航空拍摄是另外的一种测量方法，然而其成本高，而且无法实现长期的连续观测；如果采用海上定点的图像观测，由于计算白冠覆盖率图片要求的海面面积较大，这就需要摄像探头摆放足够高的位置，这对于恶劣的海上野外环境显然是不实际的；因此，从观测成本和观测精度上目前的技术手段还是存在着很大的问题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明旨在公开一种测量海上白冠覆盖率的方法和装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种现场测量海上白冠覆盖率的测量方法，包括以下步骤:
步骤1:在海面载体上安装海面白冠上行辐亮度测量装置、数据采集装置、太阳下行辐照度测量装置、以及视频数据采集装置，载体漂浮于海面上，载体可以是浮标或船只，因此可以现场测量海面的白冠变化情况；
步骤2:利用所述海面白冠上行辐亮度测量装置测量海面白冠生成至消退过程中白浪的上行辐射能量值数据，获取光谱值Lu，Lu的波长范围为400nm至850nm，Lu的值会随着波浪的流动而变化(包括无白冠的值、白冠产生、生长到最大、然后减小、直至消退)；
步骤3:由于太阳光下行辐射照度的变化将影响Lu的变化，一般情况下，太阳光下行辐射照度的增强会导致Lu的增大，太阳光下行辐射照度的减弱会导致Lu的减小，因此需要利用所述太阳光下行辐射测量装置测量太阳的下行辐射强度数据，获取太阳下行辐射照度值Es ；
步骤4:承接步骤3，然后定义R为白冠反射率，R=Lu/Es,达到扣除太阳光变化所带来的影响；
步骤5:数据采集器采集Lu和Es值，并计算白冠反射率R，并绘制R值在一个波浪周期T内的曲线图，各个R值在曲线图上构成曲线，反映出在T时间内白冠在海面发生至消失的特性；
步骤6:利用视频数据采集装置采集海上白冠的变化图像，从图像中寻找白冠产生和消退的时间点tO和tl (如图7)，并在步骤5中的曲线图曲线上找出对应tO和tl的R值，该R值为白冠产生和消退的阀值Rf，如图8所示，阀值Rf是海面能否形成白冠的临界值，当反射率R大于阀值Rf，即说明海面上形成白冠，反之，即海面未形成白冠，在曲线图中(tO，tl)的时间区间内，各个Rf所连成的曲线反映出白冠的持续时间、白冠反射率与海水反射率的差距，以及白冠反射率的极限值等特性；
步骤7:假设海水流速为v(t)，将v(t)在(tO，tl)这个时间段积分所获得的值与V(t)在一个波浪周期T所积分的值求比，获得比值W，比值W即是曲线在阀值Rf以上的部分横向水平长度与曲线水平长度的比值(如图8所示)，因此通过比值W，就可以得出在一个周期T内，白冠在海面的覆盖率；
步骤8:重复步骤2至步骤7，通过对多组W进行求平均值获得此某一区域的海浪白冠覆盖率，通过多个周期T内的W值进行求平均值，能更加准确地获得某一区域的海浪白冠覆盖率。
[0007]可选地，在步骤5中，所述数据采集器以高于l/(40ms)的采样频率采集Lu和Es值，并计算白冠反射率R，即数据采集器每次的采样时间间隔为40 ms，相对于海浪的流速，该采样频率较高，能够更加精确地在曲线图中反映出白冠的变化情况。
[0008]一种现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，包括支架和设置在支架上的海面白冠上行辐亮度测量装置，还包括数据采集装置，在所述支架上还设置有太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置，视频数据采集装置内设有摄像头，以捕捉图像数据，所述数据采集装置分别与所述太阳光下行辐射测量装置、海面白冠上行辐亮度测量装置、以及视频数据采集装置连接，所述支架用于固定海面白冠上行辐亮度测量装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置，所述海面白冠上行辐亮度测量装置用于测量海面白冠生成直至消退过程中白浪的上行辐射能量，另外由于所述海面白冠上行辐亮度测量装置和视频数据采集装置的探测方向朝下，并设有相同的探测中心点，便于所述视频数据采集装置和海面白冠上行辐亮度测量装置观测同一个位置，可以在特定的一个范围内采集海面图像变化用于视觉上判定白冠的生成直至消退，为分析海面白冠上行辐亮度数据提供视图参数，由于所述太阳光下行辐射测量装置的探测方向朝上，因此太阳光下行辐射测量装置用于测量太阳的下行辐射Es值，目的是为了在白冠观测的过程中，消除太阳辐射变化对白浪反射能量所带来的影响，数据采集装置可接收来自海面白冠上行辐亮度测量装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置等所测量的数据，并进行识别、计算和处理。
[0009]本发明一种现场测量海上白冠覆盖率的测量装置的测量方法如下:伸出载体的探头海面白冠上行辐亮度探头和摄像头垂直向下对准海面，太阳辐照度探头垂直向上，海面受到风场和流等因素的影响而产生波浪，波浪以及波浪破碎所产生的白冠以一定的速度流过探头下面，利用海面白冠上行辐亮度探头测量海面获得Lu，Lu的波长范围为400nm至850nm, Lu值的大小以及光谱形状会随着下面波浪的流动而变化(包括无白冠的值、白冠产生、生长到最大、然后减小、直至消退)，太阳光下行辐射照度的变化将影响Lu的变化，一般情况下，太阳光下行辐射照度的增强会导致Lu的增大，太阳光下行辐射照度的减弱会导致Lu的减小，因此需要利用太阳光下行辐射照度探头同步测量太阳光下行辐射照度Es，然后定义R为白浪反射率:R=Lu/Es，达到扣除太阳光变化所带来的影响。另外，数据采集装置的采样时间间隔为40 ms,因此R的采样频率为I/(40ms)，相对于下面海浪的流速，海面反射率R的采样频率是比较高的，摄像头的采样与海面白冠上行辐亮度探头、太阳光下行辐射测量探头在时间上同步，利用摄像头的图像资料寻找海面白冠产生和消退所对应的时间(tO, tl)，然后依据采样时间tO和tl寻找Lu和Es所对应的数据，将数据代入公式R=Lu/Es即可获得海面反射率Rl和R2，将Rl和R2作为白冠产生和消退所对应的覆盖率，通过多次测量，可获得一个阀值反射率光谱Rf，用于判定所测量的目标值是白冠还是背景海面。通过定点的测量，可以获得一个波浪周期T海表面反射率的光谱特征，假设流速为v(t)，利用阀值反射率光谱Rf获得白冠产生的时间为t=t0，再利用阀值反射率光谱Rf获得白冠消失完毕的时间t=tl，将流速在tl这个时间段积分所获得的值与它在一个波浪周期T所积分的值进行求比值W，通过对多组W进行求均值从而获得此区域的海浪白冠覆盖率。
[0010]进一步地，所述数据采集装置为工业式嵌入式计算机和光谱仪，所述光谱仪分别与所述太阳下行辐射测量装置和海面白冠上行辐亮度测量装置的信号输出端连接，并采集由所述太阳下行辐射测量装置和海面白冠上行辐亮度测量装置的光信息，经处理后传送到所述计算机进行处理和存储，所述数据采集装置采用预设计的软件对数据进行采集及存储。
[0011]进一步地，所述海面白冠上行辐亮度测量装置包括第一探头、光纤管和密封管，光纤管设置在所述密封管内，可起到防水作用，所述光纤管两端分别连接所述第一探头与所述数据采集装置，当第一探头的光纤部分受到光照辐射后通过光纤管将光信号传输到光谱仪进行识别处理。
[0012]进一步地，所述太阳光下行辐射测量装置包括第二探头、光纤管和密封管，光纤管设置在所述密封管内，可起到防水作用，所述光纤管两端分别连接所述第二探头与所述数据采集装置，所述第二探头内设有余弦集光器，当第二探头的光纤部分受到光照辐射后通过光纤管将光信号传输到光谱仪进行识别处理。
[0013]进一步地，由于本测量装置的目标物为海面上的白冠，所以测量装置一般是固定于载体上(船体上或者是浮标体上)，这两种载体会受到波浪的影响而产生摆动，为了减少测量装置的摆动，并使各个测量装置的探头尽量地保持垂直于海面，所述支架上设有横向设置的横杆、第一连接架，以及第二连接架，所述横杆与第一连接架铰接，其铰接轴方向与横杆轴线方向相同，所述第二连接架铰接在第一连接架上，其铰接轴为横向设置，所述海面白冠上行辐亮度测量装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置均固定在第二连接架上，即使载体在海面不定向地摆动，海面白冠上行辐亮度测量装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置也可以利用自身的重力使得探测方向始终垂直于海面，保证测量的准确性。
[0014]优选地，所述第一连接架的一端设有连杆，连杆的一端连接有轴承组件，所述轴承组件的另一端连接在所述横杆末端，轴承组件的轴线与连杆轴线、横杆轴线处在同一方向上，所述第二连接架两端分别设有第一轴承和第二轴承，第二连接架通过两端的轴承铰接在所述第一连接架上，所述海面白冠上行辐亮度测量装置和视频数据采集装置设置在第二连接架的下部，所述太阳光下行辐射测量装置设置在第二连接架的上部，因此第一连接架以及与第一连接架连接的第二连接架可以绕横杆转动，同时第二连接架又可以绕第一连接架转动，进而促使海面白冠上行辐亮度测量装置、太阳光下行辐射测量装置、视频数据采集装置利用自身的重力使得探测方向始终垂直于海面。
[0015]可选地，所述轴承组件包括连接轴，所述连接轴两端分别设有第三轴承和第四轴承，第三轴承与所述连杆连接，第四轴承与所述横杆连接，因此使得第一连接架可以绕横杆转动。
[0016]优选地，所述横杆在远离第一连接架的一端设有固定件，支架可以通过固定件连接在载体上(船体上或者是浮标体上)，另外，由于固定仪器的载体如船体或浮标的存在，会影响波浪的传播，因此测量的探头需要离开载体一段距离，横杆必需从支架上延伸出去，减少测量的误差，故所述横杆的长度> 7m,同时，可以通过调整横杆距离载体的距离，即横杆的长度，以适应复杂海况。另外，为了减少探头对光场的影响，探头的体积应该偏小，因此，所述第一、第二探头的直径介于2飞cm之间。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过测量出上行辐射光谱值Lu、太阳下行辐射照度值Es，以R=Lu/Es计算出白冠反射率，并绘制R值在一个波浪周期T内的光谱图，能够简单而直观地获得白冠在海面上的特性，并且利用视频数据采集装置采集白冠的变化图像，从图像中寻找白冠产生和消退的时间点to和tl，并在光谱图上找出对应to和tl的白冠阀值Rf，然后假设海水流速为v(t)，将v(t)在(t0，tl)这个时间段积分所获得的值与V (t)在一个波浪周期T所积分的比值W，并通过多次测量，后求出各个W值的平均值，从而获得某一区域的海浪白冠覆盖率，因此，相对于海洋遥感测量手段，本发明的测量方法简单而精确，相对于航空遥感测量手段，本发明测量成本低、受天气状况影响小、而且具有可以连续测量的优点；数据采集装置分别与所述太阳光下行辐射测量装置、海面白冠上行辐亮度测量装置、以及视频数据采集装置连接，实现了自动化的方法来收集测量到数据，便于数据的统计和处理；添加太阳光下行辐射测量装置测量太阳下行辐射照度，实现消除太阳光变化所带来的影响；海面白冠反射率R波段范围覆盖了整个可见光区间(400nm至850nm)并具有高光谱特性；装置搭载的平台要求简单，观测点离海面距离低，可适用于复杂海况。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明测量装置在船体上的装载示意图。
[0019]图2为本发明海面白冠上行辐亮度测量装置的结构示意图。
[0020]图3为本发明太阳光下行辐射测量装置的结构示意图。[0021]图4为本发明支架总装图的俯视图。
[0022]图5为本发明支架总装图的正视图。
[0023]图6为本发明支架总装图的正视图。
[0024]图7为本发明获得海洋白冠覆盖率数据处理原理图。
[0025]图8为本发明获得海洋白冠覆盖率数据处理原理图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0027]本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0028]此外，若有“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0029]如图1所示一种海上白冠生成至消退的反射率变化的测量装置，包括支架1，支架I的左端固定在船上，支架I的上方连接有太阳光下行辐射测量装置4，太阳光下行辐射测量装置4的探测方向朝上，在支架I的右端分别连接有相隔一定距离的海面白冠上行辐亮度测量装置2和视频摄像头5，海面白冠上行辐亮度测量装置2和视频摄像头5设有相同的探测范围并且探测方向朝下，在支架I上还设有数据采集装置(3)，数据采集装置内设有工业式嵌入式计算机和光谱仪(图中均未画出)，光谱仪分别与所述太阳光下行辐射测量装置4和海面白冠上行辐亮度测量装置2的信号输出端连接，并采集由所述太阳光下行辐射测量装置4和海面白冠上行辐亮度测量装置2的光信息，经处理后传送到所述计算机进行处理和存储，所述数据采集装置采用预设计的软件对数据进行采集及存储，嵌入式计算机连接视频摄像头5，并接收来自视频摄像头5的图像数据。
[0030]如图2所示，海面白冠上行辐亮度测量装置2包括第一探头21、第一光纤管22和第一密封管23，第一光纤管22设置在所述第一密封管23内，所述第一光纤管22两端分别连接所述第一探头21与所述数据采集装置，所述第一探头21由窗口玻璃、光阑、光纤组成(图中均未标出)，海面白冠上行辐亮度测量装置2测量海面上行辐亮度Lu值，第一探头21的视场角为5度,第一探头21直径为3.5cm,并具备20m水压的防水特性,第一探头21的光透过窗体采用石英玻璃为材料，整个探头除窗体外，全部镀为黑色，以减少探头对测量光场的干扰。
[0031]如图3所示，所述太阳光下行辐射测量装置4包括第二探头41、第二光纤管42和第二密封管43，第二光纤管42设置在所述第二密封管43内，第二光纤管42两端分别连接所述第二探头41与所述数据采集装置3，所述第二探头41由余弦集光器、防水耐压玻璃、光纤组成(图中均未标出)，第二探头41具备水密的特性，水密大于5米的水压。第二探头41的直径为3.5cm,可减少对光场的影响。
[0032]视频数据采集装置5由摄像头、数据线、预设长度的密封管组成，数据线用于连接摄像头和数据采集装置，数据线安装于所述密封管内，整个视频数据采集装置5具有水密的特性，所述视频数据采集装置5和海面白冠上行辐亮度测量装置2观测同一个位置，采集海面图像变化用于视觉上判定白冠的生成直至消退，为分析海面白冠上行辐亮度数据提供视图参数。
[0033]如图4飞所示，所述支架I的主体为L形杆，L形杆分为横杆11和竖杆，竖杆上设有固定件14，本实施例中，固定件14为固定螺丝，支架I可以通过固定螺丝固定在船上，横杆11横向设置(即水平设置)，其长度> 7m，并且左端连接于竖杆，右端连接有第一轴承123的外圈，第一轴承123的内圈连接有连接轴1221，连接轴1221的另一端连接在一个第二轴承124的内圈，第二轴承124的右侧设有第一连接架12，第一连接架12的左段伸出有一段连杆121，连杆121的连接在第二轴承124的外圈上。在第一连接架12的内侧设有第二连接架13，第二连接架13两端分别设有第三轴承1222和第四轴承1223，第二连接架13通过两端的轴承铰接在所述第一连接架12的两个内侧，第二连接架13的下端设有一支承杆，支承杆的两端分别固定连接所述海面白冠上行辐亮度测量装置2和视频摄像头5，在第二连接架13的上端固定连接有太阳光下行辐射测量装置4。
[0034]本发明一种现场测量海上白冠覆盖率的测量装置的测量方法如下:伸出载体的海面白冠上行辐亮度测量装置2和视频摄像头5垂直向下对准海面，太阳光下行辐射测量装置4垂直向上，海面受到风场和流等因素的影响而产生波浪，波浪以及波浪破碎所产生的白冠以一定的速度流过探头下面，利用海面白冠上行辐亮度测量装置2测量海面获得Lu值，Lu的波长范围为400nm至850nm，Lu值的大小以及光谱形状会随着下面波浪的流动而变化(包括无白冠的值、白冠产生、生长到最大、然后减小、直至消退)，太阳光下行辐射照度的变化将影响Lu的变化，一般情况下，太阳光下行辐射照度的增强会导致Lu的增大，太阳光下行辐射照度的减弱会导致Lu的减小，因此需要利用太阳光下行辐射测量装置4同步测量太阳光下行辐射照度Es，然后定义R为白浪反射率:R=Lu/Es，达到扣除太阳光变化所带来的影响。另外，数据采集装置的采样时间间隔为40 ms,因此R的采样频率为I/(40ms)，相对于下面海浪的流速，海面反射率R的采样频率是比较高的，视频摄像头5的采样与海面白冠上行辐亮度测量装置2、太阳光下行辐射测量装置4在时间上同步，利用视频摄像头5的图像资料寻找海面白冠产生和消退所对应的时间(t0，tl)，然后依据采样时间tO和tl寻找Lu和Es所对应的数据，将数据代入公式R=Lu/Es即可获得海面反射率Rl和R2作为白冠产生和消退所对应的覆盖率，通过多次测量，可获得一个阀值反射率光谱Rf (参照图7)，Rf用于判定所测量的目标值是白冠还是背景海面。通过定点的测量，可以获得一个波浪周期T海表面反射率的光谱特征，假设流速为V (t)，利用阀值反射率光谱Rf获得白冠产生的时间为t=t0，再利用阀值反射率光谱Rf获得白冠消失完毕的时间t=tl，将流速在tl这个时间段积分所获得的值与它在一个波浪周期T所积分的值进行求比值W，通过对多组W进行求均值从而获得此区域的海浪白冠覆盖率。
[0035]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种现场测量海上白冠覆盖率的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:在海面载体上安装海面白冠上行辐亮度测量装置(2)、数据采集装置(3)、太阳下行辐照度测量装置(4 )、以及视频数据采集装置(5 ); 步骤2:利用所述海面白冠上行辐亮度测量装置(2)测量海面白冠生成至消退过程中白浪的上行辐射能量值数据，获取光谱值Lu ； 步骤3:利用所述太阳光下行辐射测量装置(4)测量太阳的下行辐射强度数据，获取太阳下行辐射照度值Es ； 步骤4:定义R为白冠反射率，R=Lu/Es ； 步骤5:数据采集器(3)采集Lu和Es值，并计算白冠反射率R，并绘制R值在一个波浪周期T内的曲线图； 步骤6:利用视频数据采集装置(5)采集海上白冠的变化图像，从图像中寻找白冠产生和消退的时间点tO和tl，并在步骤5中的曲线图曲线上找出对应tO和tl的R值，该R值为白冠产生和消退的阀值Rf ; 步骤7:假设海水流速为v(t)，将v(t)在(tO，tl)这个时间段积分所获得的值与v(t)在一个波浪周期T所积分的值求比，获得比值W ; 步骤8:重复步骤2至步骤7，通过对多组W进行求平均值获得此某一区域的海浪白冠覆盖率。
2.根据权利要求1所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量方法，其特征在于，在步骤5中，所述数据采集器以高于1/(40ms)的采样频率采集Lu和Es值，并计算白冠反射率R。
3.一种基于权利要求1的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，包括支架(1)和设置在支架(1)上的海面白冠上行辐亮度测量装置(2)，还包括数据采集装置，在所述支架(1)上还设置有太阳光下行辐射测量装置(4)、视频数据采集装置(5)，所述数据采集装置分别与所述太阳光下行辐射测量装置(4)、海面白冠上行辐亮度测量装置(2)、以及视频数据采集装置(5 )连接，所述海面白冠上行辐亮度测量装置(2 )和视频数据采集装置(5)的探测方向朝下，并设有相同的探测中心点，所述太阳光下行辐射测量装置(4)的探测方向朝上。
4.根据权利要求3所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述数据采集装置为工业式嵌入式计算机和光谱仪，所述光谱仪分别与所述太阳下行辐射测量装置(4)和海面白冠上行辐亮度测量装置(2)的信号输出端连接，并采集由所述太阳下行辐射测量装置(4)和海面白冠上行辐亮度测量装置(2)的光信息，经处理后传送到所述计算机进行处理和存储，所述数据采集装置采用预设计的软件对数据进行采集及存储。
5.根据权利要求3所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述海面白冠上行辐亮度测量装置(2)包括第一探头(21)、第一光纤管(22)和第一密封管(23)，第一光纤管(22 )设置在所述第一密封管(23 )内，所述第一光纤管(22 )两端分别连接所述第一探头(21)与所述数据采集装置(3)。
6.根据权利要求3所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述太阳光下行辐射测量装置(4)包括第二探头(41)、第二光纤管(42)和第二密封管(43)，第二光纤管(42)设置在所述第二密封管(43)内，所述第二光纤管(42)两端分别连接所述第二探头(41)与所述数据采集装置(3 )，所述第二探头(41)内设有余弦集光器。
7.根据权利要求3所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述支架(1)上设有横向设置的横杆(11)、第一连接架(12)，以及第二连接架(13)，所述横杆(11)与第一连接架(12)铰接，其铰接轴方向与横杆(11)轴线方向相同，所述第二连接架(13)铰接在第一连接架(12)上，其铰接轴为横向设置，所述海面白冠上行辐亮度测量装置(2)、太阳光下行辐射测量装置(4)、视频数据采集装置(5)均固定在第二连接架(13)上。
8.根据权利要求8所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述第一连接架(12)的一端设有连杆(121 )，连杆(121)的一端连接有轴承组件(122)，所述轴承组件(122)的另一端连接在所述横杆(11)末端，轴承组件(122)的轴线与连杆(121)轴线、横杆(11)轴线处在同一方向上，所述第二连接架(13)两端分别设有第一轴承(123)和第二轴承(124)，第二连接架(13)通过两端的轴承铰接在所述第一连接架(12)上，所述海面白冠上行辐亮度测量装置(2)和视频数据 采集装置(5)设置在第二连接架(13)的下部，所述太阳光下行辐射测量装置(4)设置在第二连接架(13)的上部。
9.根据权利要求9所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述轴承组件(122)包括连接轴(1221)，所述连接轴(1221)两端分别设有第三轴承(1222)和第四轴承(1223)，第三轴承(1222)与所述连杆(121)连接，第四轴承(1223)与所述横杆(11)连接。
10.根据权利要求3-9任一项所述的现场测量海上白冠覆盖率的测量装置，其特征在于，所述横杆(11)在远离第一连接架(12)的一端设有固定件(14)，所述横杆(11)的长度≥7m，所述第一、第二探头的直径介于2-5cm之间。
【文档编号】G01N21/55GK103900996SQ201410101946
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】许占堂, 胡水波, 孙兆华, 杨跃忠 申请人:中国科学院南海海洋研究所