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AWRMMS 水面高光谱辐射移动测量系统

遥感反射率、离水辐射、水色遥感海洋光学研究


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。

水面高光谱辐射移动测量系统


      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。

水面辐射移动测量支架系统

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。

特点及应用

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
最新的纳米涂层技术,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

VOLVO 海洋拉力赛巡航监测
湖泊水面遥感
南极浮冰藻类浓度反演
海岸带浊度研究

技术参数

Specifications

RAMSES传感器参数列表
  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
传感器技术规格
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
水面辐射移动测量支架系统参数
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 0~100%,不结露状态
重量 总重小于35kg(含探头、支架、控制箱和电池)
RAMSES-ACC-VIS
RAMSES-ACC-UV
RAMSES-ARC

文献资料

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


TOX mini便携式生物毒性分析仪 iTOXcontrol生物毒性在线综合监测系统 BACTcontrol大肠杆菌在线分析仪 ALGControl藻类荧光在线监测仪 PSICAM点光源积分腔吸收计 QFT-ICAM定量过滤技术积分腔吸收计 SUNSTONE SCIENTIFIC 台式数字在线全息显微镜 水体富集采样器 Autoholo潜水式原位数字全息成像系统 Aquasonde自容式多参数水质分析仪 Ramses 高光谱辐射测量仪 ERAS 回声重复声源系统 AWRAMS 水面高光谱辐射自动云台测量系统 TriOS RPMS自由落体式高光谱辐射剖面测量系统 AWRMMS 水面高光谱辐射移动测量系统 NEPH浸没式浊度传感器 ECHEM 数字ORP传感器 enviroFlu-BT苯系物荧光传感器 OPUS 硫化物在线监测仪 TriOS LISA 光谱法TOC在线监测仪 TriOS LISA 光谱法BOD在线监测仪 TriOS LISA 光谱法COD在线监测仪 FastBallast压载水合规监测系统 Sea Sentry 船舶废气清洗废水监测系统 NEPH 悬浮颗粒物浓度传感器 NEPH清洁水体浊度传感器 ECHEM数字差分ORP传感器 eCHEM 游离氯传感器 eCHEM二氧化氯测量仪 ECHEM电导率传感器 eCHEM 数字差分pH传感器 eCHEM 数字pH传感器 eCHEM NH4-N ISE传感器 eCHEM 溶解氧传感器 matrixFlu 多参数荧光计 nanoFlu 微型荧光计 SURFlu溢油监测荧光计 microFlu-Blue蓝藻荧光计 microFlu-Chl水体叶绿素浓度计 enviroFlu-HC 水中油多环芳香烃(PAHs) 荧光计 OPUS UV光谱光度计 TriOS NICO 光谱法硝酸盐监测仪 LISA UV 光学传感器 LISA色度在线监测仪 ECO VSF系列体散射测量仪 AC-S吸收衰减测量仪 OSCAR G2 高光谱光吸收计 ViPer 高光谱衰减测量仪 WETStar 流通池叶绿素荧光计 CYCLE-PO4磷酸盐分析仪 深海溶解氧传感器 深海高分辨率 温度 传感器 深海电导率传感器 浅水版 ORP 氧化还原电位传感器 深海 ORP 氧化还原电位传感器 深海 pH 传感器 浅水版 pH 传感器 SBE37-SI温盐深测量仪 水下 CTD / O2 剖面测量仪 ECO单参数与多参数荧光计 【安装作业】太湖漫山站水面辐射自动云台测量系统 UV254 SAC254 SUVA在废水监测中应用 内部比较WISP-3和其他的辐射计(TriOS Ramses, ASD FieldSpec, and TACCS) WALRUS高光谱浮标式辐射计测量方法 水体光学特性测量在环境领域的应用 2009-2011年度hydroscat后向散射发表文献节选 Hydroscat6用于我国东海和黄海总悬浮颗粒物反演 Hydroscat-6用于我国东海和黄海固有光学特性研究 HydroScat 后向散射仪文献目录 HydroRad水下光谱仪已发表文献 归一化离水辐射率和遥感反射率的测量 光散射、光吸收和光衰减 一类水体与二类水体 水体表观光学特性AOP与固有光学特性IOP 辐照度(Irradiance)和辐亮度(Radiance) 浊度基本概念及浊度传感器原理 溢油监测中各种油类基础概念 英国CTG公司藻类初级生产力及水质传感器应用 地下水及地下水污染 英国地质研究所使用UviLux荧光计评估地下水污染及风险因素 UviLux在利菲河下游河口检测碳氢化合物含量 船舶废气清洁系统EGC(Exhaust Gas Cleaning) 海洋初级生产力,海洋原始生产力 石油污染与持久性有机污染物 POPs 持久性有机污染物 Persistent Organic Pollutants,POPs) FLS-A 荧光激光雷达溢油监测文献 国外WQM长期定点观测应用 CYCLE-PO4测量数据图形 地下水污染防治难在何处 PSICAM点光源积分腔吸收计 QFT-ICAM定量过滤技术积分腔吸收计 【安装作业】太湖漫山站水面辐射自动云台测量系统 中国海洋湖沼学会藻类学分会换届大会暨第二十次学术讨论 中国海洋湖沼学会藻类学分会换届大会暨第二十次学术讨论 2019青岛国际海洋科技展圆满落幕—奕枫仪器应邀参展 2019青岛国际海洋科技展圆满落幕—奕枫仪器应邀参展 奕枫仪器发布手持式船载水面之上法光谱测量系统 奕枫仪器仪器租赁业务正式启动 奕枫仪器受邀参加“第三届全国海洋光学高峰论坛” 奕枫仪器应邀再次访问欧洲仪器生产商 奕枫仪器在18届水色遥感大会发布新产品剖面光谱仪 奕枫仪器应邀参加第三届生物气溶胶国际研讨会 奕枫仪器研发的首款剖面光谱仪海试成功 美国WETLabs公司总裁CASEY MOORE先生到访奕枫仪器 奕枫仪器访问英国AQUAread公司 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 德国TriOS公司销售总裁Mr. Uwe Voith到访奕枫仪器 CTG FastOcean FRRf 在藻类初级生产力领域的又一个伟大的一年 enviroFlu-BT单环芳香烃类传感器在德国TriOS公司问世 enviroFlu HC 水中油传感器获船级社DNV GL认证符合规范MEPC.184(59) 德国TriOS公司宣布:nanoFlu系列荧光计取代microFlu系列 奕枫仪器应邀访问德国TriOS公司并正式签署代理协议 德国TriOS创新性将紫外LED技术用于监测COD BOD TOC 奕枫仪器应邀参加2016上海国际海洋技术与工程设备展览会 第16届水色遥感研讨会交流奕枫发布原位初级生产力测量方案 奕枫仪器应邀参加第四届溢油应急国际研讨会暨展览会 奕枫仪器应邀参加2014中国环境科学学会学术年会产品推介会 奕枫仪器从2014中国环博会IE expo凯旋归来 奕枫仪器应邀参展Oceanology International China 2013 奕枫仪器参加中国环博会IE expo 2013 CTG最新压载水监测仪参展美国第三届压载水管理峰会 FastOcean研究光合作用在海洋环境中的作用 澳大利亚科学家使用FastOcean系统监测近岸海洋“健康” CTG公司色氨酸传感器成功应用于非洲饮用水污染监测 英国CTG公司藻类初级生产力及水质传感器最新应用 CTG船舶洗涤水监测系统获得DNV GL集团认证 英国CTG公司FastOcean藻类荧光仪的最新应用 英国切尔西科技集团Seasoar拖拽式机器人用于马航MH370搜救 Chelsea主动荧光技术专家出席挑战者号海洋科学学会会议 AQUARead公司AP-1000系列探头全新升级为AP-2000 水体固有光学特性测量全系列仪器落户杭州师范大学 多波段荧光在废水及环境监测中应用研讨会 奕枫仪器水质在线监测系统开发完毕 奕枫仪器应邀赴英国参加Ocean Business 2015及AQE 2015 切尔西科技集团对奕枫仪器进行友好访问 奕枫仪器访问英国AQUAread公司 美国WETLabs公司总裁CASEY MOORE先生到访奕枫仪器