[发明专利]一种自然水体海面偏振高光谱观测系统

说明书

本发明涉及一种自然水体海面偏振高光谱观测系统，目的是为了实现自然水体偏振高光谱现场原位观测，探测可见光在自然水体辐射传输过程中偏振特性变化规律，阐明离水辐射偏振光谱特征与水色要素之间的内在关系。本发明将三个第一高光谱辐亮度传感器、三个第二高光谱辐亮度传感器以及一个高光谱辐照度传感器设置于旋转云台组件上，实现360度全面观测，同时又在三个第一高光谱辐亮度传感器和三个第二高光谱辐亮度传感器的探测口处设置线偏振器，实现不同高度角下的现场原位观测，可有效避免太阳耀光的照射及污染，抑制天空漫射光的干扰，准确测量离水辐射偏振光谱，完成对自然水体不同观测几何的偏振光谱测量。

技术领域

本发明涉及一种光谱观测装置，具体涉及一种自然水体海面偏振高光谱观测系统。

背景技术

海洋水色遥感利用水色卫星传感器在大气顶层接收的总辐亮度信息，经过大气校正获得离水辐亮度，进而反演出水色要素信息(如表层浮游植物叶绿素、无机悬浮物、黄色物质)。目前，海洋水色遥感机理、方法和反演模型均趋于成熟，是全球尺度监测海洋环境变化的唯一手段。然而，水色卫星传感器接收到的80％以上的辐射来自大气层辐射和海表面反射，真正的离水辐射却只占很少的一部分，大气散射和水面反射严重降低了水色遥感信噪比，给海洋水色遥感定量化反演带来相当大的不确定性。

海洋偏振遥感是解决上述问题的一种有效途径。由于大气分子、气溶胶粒子、水色因子的吸收和散射作用，以及海气界面的折射、反射作用，可见光(自然光)在海洋-大气耦合系统传输过程中偏振特性会发生改变，且与海洋、大气的光学特性密切相关。因此，离水辐射偏振信号携带着丰富的水色要素信息，是传统海洋水色遥感的有益补充。

然而，在传统遥感应用过程中，作为离水辐射独立属性的偏振却往往被忽略，为满足海洋水色传感器0.5％的精确辐射定标要求(替代定标后)，水色传感器的偏振响应度需小于2.5％，离水辐射偏振信息仅被当作噪声校正或者设置消偏器加以消除。到目前为止还没有专门针对离水辐射偏振特性进行探测的海洋水色卫星传感器。此外，由于水下偏振光谱仪器缺乏及现场偏振光谱测量过程中存在的诸多困难，水体偏振光谱资料积累较少，离水辐射偏振特性研究较少，水色要素及固有光学特性对离水辐射偏振特性的影响研究尚属空白，严重制约着海洋水色偏振遥感的进展。

发明内容

本发明的目的是为了实现自然水体偏振高光谱现场原位观测，探测可见光在自然水体辐射传输过程中偏振特性变化规律，阐明离水辐射偏振光谱特征与水色要素之间的内在关系，而提供了一种自然水体海面偏振高光谱观测系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明的一种自然水体海面偏振高光谱观测系统，其特殊之处在于：包括电源、数据处理及控制单元、数据转换单元、旋转云台组件以及设置于旋转云台组件上且与数据转换单元的输入端电连接的三个第一高光谱辐亮度传感器、三个第二高光谱辐亮度传感器和一个高光谱辐照度传感器；

所述三个第一高光谱辐亮度传感器上扬,其轴线与水平面夹角为30～60 度，三个第二高光谱辐亮度传感器下垂，其轴线与三个第一高光谱辐亮度传感器的轴线夹角为90度；

所述三个第一高光谱辐亮度传感器和三个第二高光谱辐亮度传感器的探测口均安装有线偏振器；

所述线偏振器与三个第一高光谱辐亮度传感器探测口端面间的夹角各异；所述线偏振器与三个第二高光谱辐亮度传感器探测口端面间的夹角各异；

所述数据处理及控制单元与数据转换单元的输出端电连接；

所述电源为数据转换单元和数据处理及控制单元供电。

进一步地，所述线偏振器与三个第一高光谱辐亮度传感器的探测口端面间的夹角分别为0°、60°、120°；

所述线偏振器与三个第二高光谱辐亮度传感器的探测口端面间的夹角分别为0°、60°、120°。