水面辐射移动测量系统（AWRMMS，Above-Water Radiance Mobile Measuring System）是一款水色遥感表观光学特性测量仪器，可用于各种船舶观测、携带方便。系统将采集的表观光谱信息、GPS数据与云台姿态数据，通过GPRS数据传输模块自动上传至预设的服务器，并同步存储在本地可滚动存储的SSD硬盘上。该仪器为精确的高光谱分析应用提供极大的方便，可在UV/VIS范围测量水面处向下太阳辐照度，海面辐亮度及天空辐亮度，带有液晶显示可同步显示测量的光谱信息，服务器后台配套处理软件可以远程查看、更改系统工作模式，并处理、计算得到离水辐亮度和遥感反射率等参数，形成数据产品。为水体生物光学模型提供关键参数，通过水色要素反演，可得到水体叶绿素、悬浮物质和有色溶解有机物CDOM浓度等。此外，还可用来估算浮游植物的丰度和初级生产力，检测赤潮、藻华，验证卫星水色观测数据等。
水面辐射移动测量系统按照国际上通用的观测几何布置仪器，可使上行水面辐亮度传感器与下行天空辐亮度传感器与水面的夹角相同，方便计算离水辐亮度与遥感反射率，用于遥感建模，可用于各种船舶的现场测量。
系统配置
3个传感器（1个辐照度和2个辐亮度）
数据采集控制器
水面辐射移动测量支架系统
数据分析软件
数据采集控制器
配套数据采集控制器设有3通道，可同时连接三个传感器，输出方式为485总线输出，显示屏幕采用240*128分配率的OLED屏幕。侧边设有黑色天线杆，用于数据传输，上方设有日射标杆，用于标记日射平面，并通过下部的角度尺，来确定测量角度。内置GPS定位系统，可实时读取设备经纬度信息。此外，还可通过获取的云台姿态信息，手动将设备调至水平状态。通过测量页面可设置测量次数及测量间隔，测量过程中，会在页面动态显示对应传感器通道的光谱曲线，测量完毕后将数据自动保存在内置SSD硬盘中并上传至预设服务器。
水面辐射移动测量支架系统
水面辐射移动测量支架系统由三角支架、万向夹、两节伸缩杆和传感器固定托架组成。可使传感器延伸至离船足够远处进行测量，避免船舶影响。万向夹装置可根据太阳方位角手动进行水平旋转。
软件功能介绍
配套处理软件是针对云台高光谱传感器（RAMSES）测量光谱数据的处理程序，其主要功能是：通过在默认输入目录下，自动读取设备定标文件、测量的数据原始文件，处理得到对应的校准后的光谱数据以及遥感反射率数据，并在默认输出目录下用与原始数据的同名文件自动存储。
Characteristic and Application
特点
一路线缆设计，系统简洁、轻便，单人即可操作
高光谱、高灵敏度辐照度和辐亮度测量
太阳方位角根据转台的日射标尺指示器人工对准
本地一键测量，设置好角度后，用户可单按钮进行一次测量
数据通过GPRS数据传输模块自动上传至预设的服务器
数据在本地同步存储于可滚动存储的内存卡以缓存数据
同步获取云台姿态参数
基座包括可调式三脚架和万向夹两种，方便安装拆卸，适用于小型船只
可调式三脚架可在非水平面的载具上使用，每个脚可独立调节
万向夹基座，适用于各种有船舷的船舶
带配套软件，中文界面，操作友好，可进行远程控制
带有状态指示灯和常见故障指示灯，显示工作状态
带有锂电池电源系统，在充满电量后可连续运行48小时
传感器式设计，可连续采集光谱数据
低功耗，适合野外使用
全新的纳米涂层技术，防污染
应用
离水辐亮度测量、遥感反射率测量
水色要素反演——叶绿素、蓝藻、CDOM、悬浮物质等
卫星数据验证——卫星数据的地面实证
海洋水色遥感研究、湖泊研究
藻类水华研究、海洋生产力估算
气候学——大气研究
极地生物研究、海岸带研究
遥感反演模型的建立，光学模型研究
Specifications
| ACC余弦辐照度 | ARC辐亮度 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| UV | UV/VIS | VIS | VIS | ||
| 波长（nm） | 280~500 | 280~720 | 320~950 | 320~950 | |
| 检测器 | 256 通道硅光电检测器 | ||||
| 光谱采样[nm/pixel] | 2.2 | 2.2 | 3.3 | 3.3 | |
| 光谱精度 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | |
| 实际通道 | 100 | 200 | 190 | 190 | |
| ACC余弦辐照度 | ARC辐亮度 | |||
|---|---|---|---|---|
| UV | VIS | VIS | ||
| 波长（nm） | 280~500 | 320~950 | 320~950 | |
| 典型饱和度 (IT: 4 ms) 单位：Wm-2 nm-1 |
20 (300 nm)* 17 (360 nm)* 18 (500 nm)* |
10 (400 nm)* 8 (500 nm)* 14 (700 nm)* |
1Wm-2 nm-1 sr-1 (500 nm) | |
| 典型NEI (IT: 8 s) 单位：μWm-2 nm-1 |
0.85 (300 nm)** 0.75 (360 nm)** 0.80 (500 nm)** |
0.4 (400 nm)** 0.4 (500 nm)** 0.6 (700 nm)** |
0.25 μWm-2 nm-1 sr-1 | |
| 收集器类型 | 余弦检测器 | FOV：空气中7° | ||
| 精度 | 优于6~10%（取决于波长范围） | 优于6% | ||
| 积分时间 | 4 ms~8 s | |||
| 测量原理 | 辐照度或辐亮度 | ||
| T100响应时间 | ≤ 10 s （脉冲模式） | 测量角度 | 40°±10° |
| 数据存储 | - | 测量间隔 | ≤ 8 s（脉冲模式） |
| 外壳材质 | 不锈钢（1.4571/1.4404）或钛合金（3.7035） | ||
| 大小（L x Ø） | ACC：260 mm x 48 mm ASC：245 mm x 48 mm ARC：300 mm x 48 mm |
重量 | 不锈钢：~ 0.9 kg 钛：~ 0.7 kg |
| 数字接口 | RS-232 （TriOS） | 系统兼容性 | RS-232（TriOS协议） |
| 电源 | 8~12 VDC （± 3 %） | 功耗 | ≤ 0.85 W |
| 最大压力 | SubConn：30 bar | 防水等级 | IP68 |
| 采样温度 | +2~+40 °C | 环境温度 | +2~+40 °C |
| 保存温度 | -20~+80 °C | 流入速度 | 0.1~10 m/s |
| 校准/维护间隔 | 24个月 | 选配传感器 | 倾角传感器：±45° 压力传感器：0~5 Bar、0~10 Bar、0~50 Bar可选 |
| 可装探头数量 | 3只 |
| 数据存储方式 | 云存储 本地同步存储，可滚动存储 |
| 远程通信 | GPRS数据传输，3G/4G全兼容 |
| 本地接口类型 | 插拔式卡槽 |
| 系统供电 | 内置锂电池，充电至全满需要6小时，充满后可连续工作48小时 |
| 防护等级 | IP67 |
| 云台角度分辨率 | ≤5° |
| 水平仪精度 | 优于20″ |
| 基座 | 既有三脚架式，也有万向夹基座 |
| 云台姿态 | 同步获取云台姿态参数 |
| 测量杆长度 | 1.5m/段， 2段 |
| 角度可调范围 | 水平角：-180° ~ 180° |
| 测量积分时间 | 自适应 |
| 测量间隔时间 | 本地一键测量；也可手动设置，根据系统时钟或GPS授时，>1s |
| GPS定位精度 | ≤1.5米 |
| 环境工作温度 | -30℃～50℃ |
| 环境工作湿度 | 0~99.9999%，不结露状态 |
| 重量 | 总重小于35kg（含探头、支架、控制箱和电池） |
Relevant Reference
一、水质研究:叶绿素、蓝藻、TSM、CDOM反演监测
1.基于光谱匹配的内陆水体反演算法——《光谱学与光谱分析》2010
2.水体光谱测量与分析Ⅰ：水面以上测量法——《遥感学报》2004
3.水下光谱辐射测量技术——《海洋技术》2003
4.A Novel Statistical Approach for Ocean Colour Estimation of Inherent Optical Properties and Cyanobacteria Abundance in Optically Complex Waters——《Remote Sensing》2017
5.Atmospheric Correction Performance of Hyperspectral Airborne Imagery over a Small Eutrophic Lake under Changing Cloud Cover——《Remote Sensing》2017
二、光学模型研究
1.秋季太湖水下光场结构及其对水生态系统的影响——《湖泊科学》2009
2.A model to predict spatial spectral and vertical changes in the average cosine of the underwater light fields: Implications for Remote sensing of shelf-seawaters——《Continental Shelf Research》2016
3.A practical model for sunlight disinfection of a subtropical maturation pond——《Water Research》2017
4.A spectral model for correcting sun glint and sky glint——《Conference paper: Ocean Optics》2016
5.Absorption correction and phase function shape effects on the closure of apparent optical properties——《Applied Optics》2016
三、卫星数据验证
1.Assessment of Atmospheric Correction Methods for Sentinel-2 MSI Images Applied to Amazon Floodplain Lakes——《Remote Sensing》2017
2.Impact of spectral resolution of in situ ocean color radiometric data in satellite matchups analyses——《Optics Express》2017
3.Response to Temperature of a Class of In Situ Hyperspectral Radiometers——《Journal of Atmospheric and Oceanic technology》2017
4.The impact of the microphysical properties of aerosol on the atmospheric correction of hyperspectral data in coastal waters——《Atmos. Meas. Tech.》2015
5.The Potential of Autonomous Ship-Borne Hyperspectral Radiometers for the Validation of Ocean Color Radiometry Data——《Remote Sensing》2016
四、光合作用研究
1.Basin-scale spatio-temporal variability and control of phytoplankton photosynthesis in the Baltic Sea: The first multiwavelength fast repetition rate fluorescence study operated on a ship-of-opportunity——《Journal of Marine Systems》2017
2.Chlorophyll a fluorescence lifetime reveals reversible UV‑induced photosynthetic activity in the green algae Tetraselmis——《Eur Biophys J》2016
3.Physiological acclimation of Lessonia spicata to diurnal changing PAR and UV radiation: differential regulation among downregulation of photochemistry, ROS scavenging activity and phlorotannins as major photoprotective mechanisms——《Photosynth Res》2016
4.Primary production calculations for sea ice from bio-optical observations in the Baltic Sea——《Elementa: Science of the Anthropocene》2015
5.The Use of Rapid Light Curves to Assess Photosynthetic Performance of Different Ice- Algal Communities——《Norwegian University of Science and Technology》2017
五、光学参数测量
1.A novel method of measuring upwelling radiance in the hydrographic sub-hull——《J. Eur. Opt. Soc.》2016
2.Pelagic effects of offshore wind farm foundations in the stratified North Sea——《Progress in Oceanography》2017
3.Penetration of Visible Solar Radiation in Waters of the Barents Sea Depending on Cloudiness and Coccolithophore Blooms——《Oceanology》2017
4.Physical structures and interior melt of the central Arctic sea ice/snow in summer 2012——《Cold Regions Science and Technology》2016
6.Role of Climate Variability and Human Activity on Poopó Lake Droughts between 1990 and 2015 Assessed Using Remote Sensing Data——《Remote Sensing》2017
六、光胁迫研究
1.A (too) bright future? Arctic diatoms under radiation stress——《Polar Biol》2016
2.Comparison of bacterial growth in response to photodegraded terrestrial chromophoric dissolved organic matter in two lakes——《Science of the Total Environment》2017
3.Effects of halide ions on photodegradation of sulfonamide antibiotics: Formation of halogenated intermediates——《Water Research》2016
4.Effects of light and short-term temperature elevation on the 48-h hatching success of cold-stored Acartia tonsa Dana eggs——《Aquacult Int》2016
5.Effects of light source and intensity on sexual maturation, growth and swimming behaviour of Atlantic salmon in sea cages——《Aquacult Environ Interact》2017
七、水下光场研究
1.Effects of an Arctic under-ice bloom on solar radiant heating of the water column——《Journal of Geophysical Research: Oceans》2016
2.Influence of snow depth and surface flooding on light transmission through Antarctic pack ice——《Journal of Geophysical Research: Oceans》2016
八、藻类水华监测
1.A Novel Statistical Approach for Ocean Colour Estimation of Inherent Optical Properties and Cyanobacteria Abundance in Optically Complex Waters——《Remote Sensing》2017
2.Empirical Model for Phycocyanin Concentration Estimation as an Indicator of Cyanobacterial Bloom in the Optically Complex Coastal Waters of the Baltic Sea——《Remote Sensing》2016
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