[发明专利]一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统

权利要求书

1.一种自主浮沉式海洋光学环境光场剖面测量系统的数据处理方法，所述剖面测量系统包括漂浮在海面上的浮球，在浮球上安装重力姿态稳定装置、北斗通信终端和与北斗通信终端电连接的感应耦合数据接收单元，在重力姿态稳定装置上安装海洋光谱辐照度计；包塑钢缆的一端安装在浮球底部，另一端悬挂张紧锤，在包塑钢缆上临近浮球处安装上阻尼器，临近张紧锤处安装下阻尼器，在上、下阻尼器之间安装可沿包塑钢缆上下滑动的升降平台，在升降平台的顶部和底部分别安装余弦采集器和Gershun管，在升降平台上安装水下感应耦合数据传输单元，地磁姿态传感器和压力传感器，水下感应耦合数据传输单元通过包塑钢缆与上述的感应耦合数据接收单元连接通信，此外还在升降平台上设置两个密封舱，每个密封舱均包含电池、光谱仪和控制单元，一个密封舱的光谱仪与上述的余弦采集器连接通信，另一个密封舱的光谱仪与上述的Gershun管连接通信，控制单元与其所在密封舱内的光谱仪及升降平台上的水下感应耦合数据传输单元，地磁姿态传感器和压力传感器连接通信，电池为其所在密封舱内的控制单元和光谱仪供电，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，深度偏移校正：

利用压力传感器测量压力数据及其与Gershun管和余弦采集器的垂直距离，计算辐亮度和辐照度测量的深度数据；

步骤2，质量控制：

利用地磁姿态传感器记录升降平台倾角数据，去除倾角大于5°的数据；

步骤3，阴影校正：

根据地磁姿态传感器记录Gershun管和余弦采集器方位角，计算是否在浮球阴影中，若是，则根据下式（1）—（3）计算阴影校正因子，并利用下式（4）进行校正：

(1)

(2)

(3)

(4)

其中，为阴影校正因子，n为海水折射率，为太阳在空气中的折射角，为太阳在水中折射角，a为吸收系数，r₀为浮球半径，Z₀为上连接杆距离水面距离， 为深度z处测量的上行辐亮度，为阴影校正后的上行辐亮度；

步骤4，漫射衰减系数计算：

根据质量控制后辐照度和辐亮度剖面测量数据及其对应深度数据，利用最小二乘法分别计算上行辐亮度漫射衰减系数K_Lu和下行辐照度漫射衰减系数K_Ed；

步骤5，基于步骤4计算的K_Lu和K_Ed，计算恰在水面下上行辐亮度和下行辐照度以及水下遥感反射比r_rs；

(6)

步骤6，计算海面遥感反射比R_rs：

(7)

其中，是辐亮度由水下表面至水上表面透过率，是辐照度由水上表面至水下表面透过率，为水-空气内反射系数。