水面辐射自动云台测量系统

水面高光谱辐射自动云台测量系统（AWRAMS，Above-Water Radiance Auto Measuring System）是一款水色遥感表观光学特性自动测量系统，将采集的表观光谱信息，记录在本地存储单元，并通过网络自动上传至预设的服务器。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，并且服务器后台配套处理软件可以处理、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。水面高光谱辐射自动云台测量系统系统由1个辐照度传感器和2个辐亮度传感器组成。辐亮度传感器的观测角度可手动调整，此特殊角度设计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，可用于固定平台连续测量。水面高光谱辐射自动云台测量系统云台系统介绍 云台系统为可按照预设策略，控制转台角度，采集辐射量并自动上传的传感器辅助测量系统，包括硬件平台和配套处理软件。可快速获取控制点经纬度，用于各类样区的定位、编辑和标绘。1）基座和动力部分。2）方位角转台：采用高精度闭环伺服控制，保证精度和分辨率。基座及传感器转动部分：均采用316 L防腐不锈钢加工而成，在沿海、湖泊、河流等使用场合，均可做到防腐防锈。设备防护级别为IP67级别，可以耐受雨淋、风沙、日晒，环境工作温度范围为-10℃～50℃。3）定位可选用GPS/北斗定位信号：保证精度范围在2 m，授时误差小于0.5 s。4）4G无线网络模块：可使系统随时进行数据通讯，并可将监控视频或图像上传至云服务器。5）系统由24 V直流供电：供电电压范围可以适应18～30 V，对各种蓄电池/风光互补发电系统具有良好的适应性。 软件功能介绍 配套处理软件可以得到光谱ES、LW、Rrs和nLW等参数产品。软件使用图形用户界面设计，界面简洁、友好，无需用户过多设置，导入数据和设备文件即可处理出需要的数据文件，并可进行图像浏览和保存。特点及应用特点高分辨率辐照度和辐亮度测量辐亮度传感器相对天顶角的测量角可调带云台，可在方位角自控水平旋转，方位角可按预设与太阳方位角关联太阳方位角根据GPS地理位置和授时自动计算可无人值守运行，按预设程序自动定时测量数据可通过网络自动上传至预设的服务器本地可将数据存储于SD卡，以备网络通讯不畅时缓存数据带有摄像头，可记录或上传被测位置水面和天空的现场情况可带有后备电源系统，在断电后可连续运行48小时传感器式设计，可连续采集光谱数据低功耗，适合野外使用应用范围广，适合各种野外环境，从赤道到两极都可使用精度高，积分时间自适应，也可手动设置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，光学模型研究技术参数RAMSES传感器参数列表ACC余弦辐照度ARC辐亮度ASC球形辐照度UVUV/VISVISVISVIS波长（nm）280~500280~720320~950320~950320~950检测器256 通道硅光电检测器光谱采样[nm/pixel]2.22.23.33.33.3光谱精度0.20.20.30.30.3实际通道100200190190190ACC余弦辐照度ARC辐亮度ASC球形辐照度UVVISVISVIS波长（nm）280~500320~950320~950320~950典型饱和度 (IT: 4 ms)单位：Wm-2 nm-120 (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)20 (400 nm)*12 (500 nm)*15 (700 nm)*典型NEI (IT: 8 s)单位：μWm-2 nm-10.85 (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-10.8(400 nm)**0.6(500 nm)**0.8(700 nm)**收集器类型余弦检测器FOV：空气中7°球形检测2Pi精度优于6~10%（取决于波长范围）优于6%优于5%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 Φ）ACC：260 mm x 48 mmASC：245 mm x 48 mmARC：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 RAMSES-ACC-VIS RAMSES-ACC-UV RAMSES-ASC-VIS RAMSES-ARC文献资料一、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》20102.水体光谱测量与分析Ⅰ：水面以上测量法——《遥感学报》20043.水下光谱辐射测量技术——《海洋技术》20034.A Novel Statistical Approach for Ocean Colour Estimation of Inherent Optical Properties and Cyanobacteria Abundance in Optically Complex Waters——《Remote Sensing》20175.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》20092.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》20163.A practical model for sunlight disinfection of a subtropical maturation pond——《Water Research》20174.A spectral model for correcting sun glint and sky glint——《Conference paper: Ocean Optics》20165.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》20172.Impact of spectral resolution of in situ ocean color radiometric data in satellite matchups analyses——《Optics Express》20173.Response to Temperature of a Class of In Situ Hyperspectral Radiometers——《Journal of Atmospheric and Oceanic technology》20174.The impact of the microphysical properties of aerosol on the atmospheric correction of hyperspectral data in coastal waters——《Atmos. Meas. Tech.》20155.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》20172.Chlorophyll a fluorescence lifetime reveals reversible UV?induced photosynthetic activity in the green algae Tetraselmis——《Eur Biophys J》20163.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》20164.Primary production calculations for sea ice from bio-optical observations in the Baltic Sea——《Elementa: Science of the Anthropocene》20155.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.》20162.Pelagic effects of offshore wind farm foundations in the stratified North Sea——《Progress in Oceanography》20173.Penetration of Visible Solar Radiation in Waters of the Barents Sea Depending on Cloudiness and Coccolithophore Blooms——《Oceanology》20174.Physical structures and interior melt of the central Arctic sea ice/snow in summer 2012——《Cold Regions Science and Technology》20166.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》20162.Comparison of bacterial growth in response to photodegraded terrestrial chromophoric dissolved organic matter in two lakes——《Science of the Total Environment》20173.Effects of halide ions on photodegradation of sulfonamide antibiotics: Formation of halogenated intermediates——《Water Research》20164.Effects of light and short-term temperature elevation on the 48-h hatching success of cold-stored Acartia tonsa Dana eggs——《Aquacult Int》20165.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》20162.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》20172.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

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产品介绍AWRMMS是一款水色遥感表观光学特性移动测量系统，设计简洁轻便，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自动上传至预设的服务器，并记录在本地存储单元。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（Ed），海面辐亮度（Lwater）及天空辐亮度（Lsky），带有液晶屏可同步显示测量的光谱信息，并且服务器后台配套处理软件可以处理、计算得到离水辐亮度（Lw）和遥感反射率（Rrs）等，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。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。系统配置整套系统由1个辐照度传感器和2个辐亮度传感器组成，按照国际水色SIMBIOS计划中推荐的观测几何布置。辐亮度传感器的固定方向设置成与水面法线方向成40°。通过转动伸缩杆，以及参考数据采集器上的标尺可调整测量平面与太阳入射平面的夹角成135°，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。&bull 3个Ramses传感器（1个辐照度和2个辐亮度）&bull 数据采集控制器&bull 水面辐射移动测量支架&bull 通信线缆&bull 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，液晶显示屏可同步显示测量的光谱信息。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、测量姿态等信息，测量完毕后将数据自动保存在内置储存中并上传至预设服务器。 产品特征&bull 高光谱、高灵敏度辐照度和辐亮度测量&bull 国际通用的测量几何&bull 设有日射标尺可对准太阳方位角&bull 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&bull 同步获取云台姿态参数&bull 数据通过GPRS自动上传至预设的服务器&bull 数据本地保存，内存卡滚动存储&bull 通过Type-c口可直接导出本地数据&bull 体积小，低功耗，适合野外使用&bull 中文界面配套软件，操作友好产品应用&bull 离水辐亮度测量、遥感反射率测量&bull 水色要素反演——叶绿素、蓝藻、CDOM、悬浮物质等&bull 卫星数据验证&bull 海洋水色遥感研究、湖泊研究&bull 藻类水华研究、初级生产力估算&bull 气候学——大气研究&bull 极地生物研究、海岸带研究&bull 遥感反演模型的建立，光学模型研究 技术参数RAMSES传感器参数列表ACC-VISARC-VIS波长（nm）320~950检测器256 通道硅光电检测器光谱采样（nm/pixel）3.3光谱精度0.3实际通道190典型饱和度（IT: 4 ms）*单位：Wm-2 nm-110 （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-10.4 （400 nm）**0.4 （500 nm）**0.6 （700 nm）**0.25μWm-2 nm-1 sr-1收集器类型余弦检测器FOV: 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测量原理辐照度辐亮度T100响应时间≤ 10 s （脉冲模式）测量间隔≤ 8 s（脉冲模式）测量角度40° ± 10°外壳材质不锈钢（1.4571/1.4404）或钛合金（3.7035）大小 （L x Ø ）260 mm（ACC）/245 mm（ASC）/ 300 mm（ARC）x 48 mm重量不锈钢：~0.9 kg；钛：~ 0.7 kg数字接口RS-232 （TriOS）功耗≤ 0.85 W电源8~12 VDC （± 3 %）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选配传感器倾角传感器：± 45°压力传感器： 0-30 Bar移动系统参数列表技术指标可装探头数量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Type-c系统供电内置锂电池，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，1sGPS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

TriOS RPMS是一款性价比高、轻便、低功耗、下降速度可调的自由落体式剖面高光谱辐射测量系统。该系统能有效的避开船体阴影的影响，获取高精度的水下环境光场（向下辐照度和向上辐亮度），广泛地适用于近岸浑浊水体及清洁大洋水体的漫射衰减系数和遥感反射率的测量。此外，该系统可按用户需求进行定制集成向上辐照度、叶绿素和CDOM荧光传感器等。 软件功能能实时查看设备状态包括实时深度、姿态及辐射值。能及时显示向上辐亮度和向下辐照度随深度变化情况，界面友好，能实时处理所测数据获取漫射衰减系数、光合有效辐射、遥感反射率和归一化离水辐亮度等。性能对比与高性能的美国Biospherical公司生产的多波段C-OPS进行了现场对比测量，性能优异。特点及应用特点轻便，功耗低自由落体式下降，速度可调0.1~1.0 m/s可有效避开船体阴影影响高光谱、高灵敏度辐照度和辐亮度测量精度高，积分时间自适应，也可手动设置模块化系统，用户可根据需求选购最新的纳米涂层技术，防污染耐压深度最大可达300 m应用离水辐亮度、漫射衰减系数和遥感反射率测量海色卫星数据印证光化学、生物光学、海洋生态学研究水下环境光场研究遥感反演模型的建立藻类水华研究技术参数RAMSES传感器参数列表ACC余弦辐照度ARC辐亮度ASC球形辐照度UVUV/VISVISVISVIS波长（nm）280~500280~720320~950320~950320~950检测器256 通道硅光电检测器光谱采样[nm/pixel]2.22.23.33.33.3光谱精度0.20.20.30.30.3实际通道100200190190190ACC余弦辐照度ARC辐亮度ASC球形辐照度UVVISVISVIS波长（nm）280~500320~950320~950320~950典型饱和度 (IT: 4 ms)单位：Wm-2 nm-120 (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)20 (400 nm)*12 (500 nm)*15 (700 nm)*典型NEI (IT: 8 s)单位：μWm-2 nm-10.85 (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-10.8(400 nm)**0.6(500 nm)**0.8(700 nm)**收集器类型余弦检测器FOV：空气中7°球形检测2Pi精度优于6~10%（取决于波长范围）优于6%优于5%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 Φ）ACC：260 mm x 48 mmASC：245 mm x 48 mmARC：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 RAMSES-ACC-VIS RAMSES-ACC-UV RAMSES-ASC-VIS RAMSES-ARC文献资料一、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》20102.水体光谱测量与分析Ⅰ：水面以上测量法——《遥感学报》20043.水下光谱辐射测量技术——《海洋技术》20034.A Novel Statistical Approach for Ocean Colour Estimation of Inherent Optical Properties and Cyanobacteria Abundance in Optically Complex Waters——《Remote Sensing》20175.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》20092.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》20163.A practical model for sunlight disinfection of a subtropical maturation pond——《Water Research》20174.A spectral model for correcting sun glint and sky glint——《Conference paper: Ocean Optics》20165.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》20172.Impact of spectral resolution of in situ ocean color radiometric data in satellite matchups analyses——《Optics Express》20173.Response to Temperature of a Class of In Situ Hyperspectral Radiometers——《Journal of Atmospheric and Oceanic technology》20174.The impact of the microphysical properties of aerosol on the atmospheric correction of hyperspectral data in coastal waters——《Atmos. Meas. Tech.》20155.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》20172.Chlorophyll a fluorescence lifetime reveals reversible UV?induced photosynthetic activity in the green algae Tetraselmis——《Eur Biophys J》20163.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》20164.Primary production calculations for sea ice from bio-optical observations in the Baltic Sea——《Elementa: Science of the Anthropocene》20155.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.》20162.Pelagic effects of offshore wind farm foundations in the stratified North Sea——《Progress in Oceanography》20173.Penetration of Visible Solar Radiation in Waters of the Barents Sea Depending on Cloudiness and Coccolithophore Blooms——《Oceanology》20174.Physical structures and interior melt of the central Arctic sea ice/snow in summer 2012——《Cold Regions Science and Technology》20166.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》20162.Comparison of bacterial growth in response to photodegraded terrestrial chromophoric dissolved organic matter in two lakes——《Science of the Total Environment》20173.Effects of halide ions on photodegradation of sulfonamide antibiotics: Formation of halogenated intermediates——《Water Research》20164.Effects of light and short-term temperature elevation on the 48-h hatching success of cold-stored Acartia tonsa Dana eggs——《Aquacult Int》20165.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》20162.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》20172.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