光纤光谱仪在海洋中的应用｜近海全自动水体观测浮标系统
随着气候变化和人口增长，人们开始担忧清洁水资源可能变得稀缺。不规律的降水和全球变暖可能引发严重的用水量和水质问题。由于水资源流动和水质具有动态特性，频繁的长时间监测工作是一项挑战。为了解决这一问题，科研中普遍提出了基于光学遥感传感的监测技术。 做过水色遥感和近海原位观测的朋友应该都深有体会，近海的光谱数据，真的不好拿。近岸海域风浪多变、水体浑浊、盐雾环境复杂，想要获取一整套稳定、连续、高精度的观测数据，一直是大家的难点。人工采样耗时耗力、数据断断续续，昂贵的商用设备又不适合大批量长期布放。 针对这些实际工程和科研痛点，这篇2023年发表在《Sensors》的关于海洋光学领域中的研究，他们搭建了一套名为WISPstation 的自主式水上高光谱观测系统，专门用于海岸带长期无人值守观测，算是很好解决了目前近海观测的不少现实问题。 一、传统观测到底卡在哪里？ 以往我们做近海水体光学观测，基本就两种方式，但各有各的硬伤。 人工船载采样最常见，但只能短时跑航次，拿到的都是离散数据。想要靠这些数据分析水体的日变化、季节变化规律，基本不现实，很难支撑精细化的长时序机理研究。 商用自动化辐射计虽然精度高，但价格昂贵、系统封闭，基本没法根据现场工况调整，而且不太适配近海高盐、高湿、大风浪的复杂环境，根本不适合大面积组网监测。 除此之外，很多传统设备都是分时采集模式。天空光、水面辐亮度、入射光不能同步获取，近海光照变化又快，微小的时间差就会直接导致遥感反射率计算偏差，数据精度达不到卫星真实性检验的要求。 二、这篇研究主要解决了哪些问题？ 首先，系统实现了全天候无人值守连续观测，彻底摆脱人工出海采样的限制，能够完整记录水体光学参数的长期变化过程。 其次，硬件上采用三路同步采集设计，解决了以往分时采集的数据错位问题，从源头提升了准确性。 最后，整套设备轻量化、成本可控，不用依赖高价进口设备，更适合近海多站点批量布放，为常态化组网监测提供了可行性。… Read More