CN107356534B - 水体原位表观光谱观测设备 - Google Patents

水体原位表观光谱观测设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水体表观光谱原位测量系统，包括漂浮设备及漂浮设备上搭载的光学感应及传导设备、电子测量设备、控制电路和供电设备；漂浮设备包括浮体环和浮体环上垂直于环面方向设置的光学探头安装架，光学探头安装架包括竖直安装组件和水平连接组件，水平连接组件沿浮体环的环形径向设置，一端连接竖直安装组件，另一端连接浮体环，使竖直安装组件悬垂于浮体环环面以外，同时其垂直投影处于环面中心位置；浮体环内、外径比值为0.80～0.85；浮体环设有水密空腔，为整个漂浮设备提供浮力和装载必要的电子设备和电源组件；光学探头安装架上竖直安装光学探头。本发明的水体原位表观光谱观测设备可直接测量水体离水辐亮度Lw，能够最大限度地减少方法缺陷、人为误差和设备误差，最终观测得到的水体遥感反射率Rrs精度显著提高，操作简单。

Description

水体原位表观光谱观测设备
技术领域
本发明涉及光学观测领域，具体涉及水色遥感现场表观光谱观测领域，尤其涉及一种水体原位表观光谱观测设备。
背景技术
离水辐亮度(Lw)和遥感反射率(Rrs)是海洋光学的核心参量，如固有光学量、叶绿素浓度以及光学浅水底质等其他参量，都可由Rrs反演得到。而且，现场实测的Lw可用于机载或空间传感器的地面标定、真实性检验，以及大气校正中。
现场实测Lw光谱已经有五十多年历史，现有技术中已经开发和实施的有三种测量方法，包括水面以上测量法、水下剖面测量法和水面漂浮测量法，这些方法虽然在测量现场很容易实施，但是它们都没能直接测量水体的Lw，而且通过测量一些相关参量去推导Lw，由于在推导过程中均存在一些不确定的因素，导致这些方法推导得到的Lw具有很大的误差。
如许多研究中所述，使用水面以上测量法估测Lw时，如果海面被波浪粗糙化，无法准确确定气水界面反射率，那么很难准确地去除表面反射光，导致推导Lw时存在巨大的不确定因素；水下剖面测量法中，为了导出到达水面的上行辐亮度，需要通过精密的数据处理获得正确的衰减系数，实际应用时，对于高度混浊的水域或垂直分层的水域，很难准确估算传播的衰减系数，因此最终推导Lw时也存在巨大的不确定因素；对于水面漂浮测量法，则需要将水面以下10-50cm处的上行辐亮度推导成刚好水面以下0cm处的上行辐亮度。而且，对于水下剖面测量法和水面漂浮测量法，都必须通过假定水的折射率和横截面反射率来主观地以刚好水面以下0cm处的上行辐亮度推导出离水辐亮度Lw，因此，即使准确地测量了每个分量，各种程度的不确定性也还是会影响Lw的计算。
目前，水面漂浮测量法已经很少提到，水面以上测量法和水下剖面测量法都有代表性的仪器。如，利用水面以上测量法的代表观测仪器有：加拿大的Satlantic公司的HyperSAS表观光谱观测设备等；利用水下剖面测量法的代表观测仪器有：海洋光学浮标等。
总之，现有技术中，不论那种观测仪器，只要采用以上三种测量方法的，都无法准确测量离水辐亮度，因此，有必要研发一种基于新的观测方法的水体表观光谱观测设备，使用直接测量而不是推导得到离水辐亮度的方法，以最大限度地减少方法缺陷、人为误差、设备投入、降低操作和维护的难度，并且实现更高的观测精确度。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有的水体表观光谱观测中存在的问题，提出一种新的水体光学观测设备，不仅能够直接测量水体离水辐亮度Lw，最大限度地减少方法缺陷、人为误差和设备误差，最终观测得到的水体遥感反射率Rrs精度显著提高，而且该设备满足海洋光学测量在阴影、姿态、安全性、布放回收的易操作性以及维护的方便性等方面的技术要求。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
首先，提供一种用于水体光学观测的漂浮设备，它包括浮体环和浮体环上垂直于环面方向设置的光学探头安装架，所述光学探头安装架包括1个竖直安装组件和至少1个水平连接组件，所述的水平连接组件沿浮体环的环形径向设置，一端固定连接在竖直安装组件外侧面，另一端固定连接浮体环，使所述的竖直安装组件悬垂于浮体环环面以外，同时其垂直投影处于环面中心位置；所述的浮体环内、外径比值为0.80～0.85；所述的水平连接组件为细长条状，主体宽度远小于浮体环线径；所述的浮体环设有水密空腔，用于为整个漂浮设备提供浮力，同时用于装载必要的电子设备和电源组件；所述的光学探头安装架用于竖直方向安装光学探头。
本发明所述的漂浮设备可以用于不同水体的光学观测，在所述的光学探头安装架上可以搭载各种光学观测仪器，例如辐亮度探头和辐照度探头等。由于安装观测仪器的位置处于浮体环环面上方中心，加之环形浮体本身线径小，因此当搭载了辐亮度探头和辐照度探头时，浮体环和探头在测量区域内的投射阴影较小，并且在太阳高度角足够高的时候，浮体环投射的阴影是远离探头测量区域的。相比现有的观测设备，不必再用增加仪器数量来确保数据测量的质量，显著降低了设备投入。
本发明所述的漂浮设备中，所述的浮体环的成型方式没有限制，既可以是整体成型的带有空腔的浮体环，也可以是若干段带空腔的弧形结构组合得到的浮体环。
本发明一种优选的实施方式中，所述的浮体环是由若干段独立的带空腔的弧形结构组合安装得到的浮体环；以此实现浮体环的模块化，进一步增加漂浮设备的制造、运输及维护的便利性。本发明进一步优选的方案中，为了提高浮体环的模块化程度，所述的每一段带空腔的弧形结构都包括底部的槽和顶部的盖；所述的槽和盖之间水密连接，内部形成空腔；所有所述的槽规格一致，可互换使用；所有所述的盖形状和尺寸相同但可以根据需要设置或不设置水密接头。
同样是为了提高整个漂浮设备的模块化，以满足不同观测条件和观测环境的要求，本发明进一步优选的实施方式中，所述的水平连接组件由不同形状的若干个多孔组件通过所述孔螺接构成，与所述的竖直安装组件连接的一端也设有连接孔；所述的竖直安装组件侧面设有高度不同的连接孔，用于和所述的水平连接组件螺接；由此得到的光学探头安装架的各螺接节点高度均可调，可以使安装于所述光学探头安装架上的光学探头在不同的情况下具有不同的高度。
本发明另一种优选的实施方式中，所述的浮体环是整体成型的带有空腔的浮体环，所述的整体成型的带有空腔的浮体环包括底部的整体槽和顶部的整体盖，整体盖和整体槽之间水密封接；所述光学探头安装架的水平连接组件呈中空管状，一端和所述的整体盖固定连接，另一端与所述的竖直安装组件固定连接，形成从竖直安装组件内部经水平连接组件内腔再穿过所述整体盖到达所述整体槽内部的通路，可用于布设线缆将安装于竖直安装组件的光学探头与装载于整体槽内的电子设备之间连接起来。更优选的实施方式中，所述的整体槽内部空间被分隔为若干区域，用于不同功能的电子设备的分区域安装。
在此基础上，本发明进一步提供一种水体表观光谱原位测量系统，包括本发明所述的漂浮设备，及所述漂浮设备上搭载的光学感应及传导设备、电子测量设备、控制电路和供电设备；所述的光学感应及传导设备包括辐照度探头、辐亮度探头、传导光纤以及辐亮度探头遮光罩，所述的辐照度探头竖直向上安装在所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上；所述的辐亮度探头竖直向下安装在所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上；所述的辐亮度探头遮光罩呈锥筒型，固定安装在所述竖直安装组件底端外围，由辐亮度探头位置竖直延伸至所述的漂浮设备的浮体环环面以下；所述的电子测量设备、控制电路和供电设备安装在所述漂浮设备的浮体环的水密空腔内；所述的传导光纤沿所述漂浮设备中光学探头安装架的水平连接组件布设，并通过设置在所述浮体环表面的水密接头将所述的辐照度探头和辐亮度探头分别与所述的电子测量设备连接；所述的电子测量设备、控制电路和供电设备在所述水密空腔内电连接。
本发明优选的水体表观光谱原位测量系统中，所述的漂浮设备上进一步搭载通讯设备和定位设备；所述的通讯设备包括设置在所述浮体环表面的无线防水通讯天线和设置在所述水密空腔内的无线通讯模块，所述的无线防水通讯天线和无线通讯模块通过所述浮体环表面的水密接头电连接；所述的定位设备包括设置在所述光学探头安装架的竖直安装组件上的姿态传感器、设置在所述水密空腔内的GPS模块和设置在所述浮体环表面的GPS防水天线，所述的GPS防水天线和所述的GPS模块通过所述浮体环表面的水密接头电连接；所述的姿态传感器与所述的电子测量设备由水密线缆经设置在浮体环表面的水密接头电连接。
野外长期工作的光学探头受环境的影响，镜头很容易被污染，导致测量数据不准确。为了降低由于污染导致的测量误差，本发明优选的水体表观光谱原位测量系统中，所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上进一步设置光学探头电动清洁装置；所述的光学探头电动清洁装置用于清洁光学探头安装架上安装的任意一个或所有的光学探头镜头表面。
本发明进一步优选的方案中，所述的竖直安装组件两端部分别固定连接一组光学探头电动清洁装置，每一组所述的光学探头电动清洁装置均包括与竖直安装组件两端部固定连接的防水舵机，所述的防水舵机包括电路板和电机；所述的电路板通过水密控制线缆与所述浮体环的水密空腔内的控制电路电连接，接收控制电路发出的控制信号，进而控制电机转动；所述的电机转轴端部套接条形刮擦件，所述的条形刮擦件整体与所述竖直安装组件上安装的光学探头镜头表面紧密接触，并可以在电机的带动下在所述镜头表面做往复转动。所述的光学探头电动清洁装置保障了舱外安装的双通道光学探头镜头的清洁，使其不受溅水、尘垢、生物附着等的影响。
海洋光学观测作业中，观测设备在高海况下通常随浪运动较为剧烈，容易发生倾覆。为了提高本发明所述的测量系统整体的抗倾覆能力，本发明优选的方案中，所述的漂浮设备底部进一步连接配重组件，用于调节漂浮设备的重心和吃水线，当漂浮设备的浮心位于重心上方时，通过调整配重组件的重量和/或尺寸来降低漂浮设备的吃水线和重心高度位置。进一步优选的方案中，所述的配重组件由细长的配重杆和与配重杆一端固定连接的柱状配重块构成，所述的配重杆另一端固定连接在漂浮设备底部；当漂浮设备的浮心位于重心上方时，增大配重块的长径比和配重杆的长度，可增加浮体抗倾覆稳定性，减小摇摆角。
本发明优选的方案中，所述的辐亮度探头遮光罩为哑光黑色非极性硬质材料制成的锥筒；所述的锥筒为圆锥筒，其轴线与母线呈10-15°角，以最大程度地减少锥筒自身阴影带来的影响。
本发明优选的方案中，所述的辐亮度探头与所述的漂浮设备的吃水线的距离在4-8cm，优选5-6cm，以确保探头既可以测得水平面处的辐亮度，又不至于被水淹没。
本领域公知的是，水体遥感反射率Rrs是离水辐亮度Lw与入射太阳辐照度Es的比值。现有技术中，精准地获得Rrs的值并不容易，其难度主要在于不能精确地获得离水辐亮度Lw。现有技术中都不能直接测得Lw，而是需要复杂的推导得出Lw。例如，水面以上观测法不能直接测得Lw，而是从水面以上的向上辐亮度中除去天空杂散光带来的水表反射光推导得到Lw，需要经过复杂的测量流程和经验公式推导过程，最后间接推导出的Lw值会受到天气状况、人员操作、设备状态、经验公式固有的人为误差等多种因素的影响，难以保证准确性，进而严重影响Rrs的精确性。水下剖面观测法虽然能够避免水表反射光产生的影响，但是也不能直接测量得到Lw，而是观测水面以下某个水柱内向上辐亮度的垂直剖面后再借助数学公式推导出水面辐亮度参数，推算的过程依然复杂，不确定因素的影响依然很大。
本发明所述的水体表观光谱观测系统可以实现水体原位表观光谱的直接观测。实际使用时，由母船将本发明所述的水体表观光谱观测系统运载至待观测海域、投放至合适位置，待观测系统漂浮至远离母船阴影的区域后，远程启动观测程序；在观测过程中，辐亮度探头处于漂浮设备的垂直安装组件上，在浮力作用下始终处于水面以上的位置，窗口正对水面测量向上辐亮度；同时遮光罩锥筒下缘始终刚好置于水面以下，能够完全屏蔽辐亮度探头下方所观测区域的天空杂散光；在向上辐亮度测量的同时，辐照度探头处于漂浮设备的顶端，在浮力作用下始终处于水面以上的位置对准天空采集入射太阳辐照度Es数据；如果同时搭载了姿态传感器的话也可同步采集的漂浮设备的姿态数据。因此，辐亮度探头所观测到的水面以上的向上辐亮度值没有引入其他干扰因素，无需通过复杂的推导来去除水体表面反射光的影响，实际上就是纯粹的Lw，因此本发明的观测设备能够实现现有技术未能实现的直接测量Lw的目标，使得观测得到的Rrs比现有技术在精确度上获得了显著的提升。再进一步根据得到的姿态数据甄别出异常姿态的同步数据予以剔除，最终可以得到更高精度的水体遥感反射率Rrs。
本发明的设备中，光学探头和姿态传感器采集到的数据可以通过现有的多种无线传输方式传输到控制中心，比较合适的传输方式主要包括无线电数传和卫星通讯，例如，可以在母船上的控制中心设置信号收发器，同时在可漂浮支架上设置无线电天线，以此实现无线电数传。
本发明的表观光谱观测设备可以无限制地应用在全球范围的各种水域，尤其适用于海洋光学观测中。在海洋光学观测中，可以通过至少两种形式应用本发明的设备：一种形式是仅使用一套设备由母船在某个固定观测点反复投放和回收，在同一海域进行长期、多次观测；另一种形式是将大量相同的本发明设备在全球范围内的海域一次性投放，同时在多点进行1年以上的长期观测。
附图说明
图1是实施例1所述的漂浮设备A的整体结构示意图。
图2是实施例1所述的漂浮设备A的光学探头安装架结构示意图。
图3是实施例1所述的漂浮设备A的浮体环中不同的带空腔的弧形结构的分解结构示意图，其中，左侧的是盖上不设置水密接头的弧形结构，右侧的是盖上设置水密接头的弧形结构。
图4是实施例2所述的漂浮设备B的整体纵向剖面示意图。
图5是实施例2所述的漂浮设备B的整体槽内部结构示意图。
图6是实施例3所述的水体表观光谱原位测量系统整体结构示意图。
图7和图8分别是实施例3所述的水体表观光谱原位测量系统中光学探头安装架的竖直安装组件21的两个侧面的局部放大图，其中图8的集线盒36去掉了水密盒盖，以展示其内部结构。
图9和图10分别是实施例3所述的水体表观光谱原位测量系统的水密电子舱18和水密电池舱19的内部设备安装示意图。
图11是实施例4所述的水体表观光谱原位测量系统的漂浮设备的整体结构剖面图，主要体现了配重组件的组成。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
一种用于水体光学观测的漂浮设备A，如图1所示，它包括浮体环1和浮体环上垂直于环面方向设置的光学探头安装架2，所述光学探头安装架2包括1个竖直安装组件21和2个水平连接组件22，所述的水平连接组件22沿浮体环1的环形径向设置，一端固定连接在竖直安装组件21外侧面，另一端固定连接浮体环1，使所述的竖直安装组件21悬垂于浮体环1的环面以外，同时其垂直投影处于环面中心位置；所述的浮体环1的内、外径比值为0.80。
如图2所示，所述的水平连接组件22为细长条状，主体宽度远小于浮体环1的线径；所述的水平连接组件22本体和两端开有多个孔221，其一端的孔221与固定在浮体环1上的连接件23通过螺钉222螺接，另一端的孔221通过螺钉222与竖直安装组件21螺接；所述的竖直安装组件21侧面也设有连接孔221，用于和所述的水平连接组件22螺接；
如图1、3所示，所述的浮体环1是若干段带空腔的弧形结构组合得到的，所述的每一段带空腔的弧形结构都包括底部的槽11和顶部的盖12；所述的槽11和盖12之间水密连接，内部形成水密空腔13；所有槽11的规格都一致，可互换使用；所有盖12的形状和尺寸相同，但可以根据需要设置或不设置水密接头14，设置了水密接头14的水密空腔即作为水密电子舱或水密电池舱，用于放置测量仪器和供电设备。
实施例2
一种用于水体光学观测的漂浮设备B，如图4所示，它包括浮体环1和浮体环上垂直于环面方向设置的光学探头安装架2，所述光学探头安装架2包括1个竖直安装组件21和2个水平连接组件22，所述的水平连接组件22沿浮体环1的环形径向设置，一端固定连接在竖直安装组件21外侧面，另一端固定连接浮体环1，使所述的竖直安装组件21悬垂于浮体环1的环面以外，同时其垂直投影处于环面中心位置；所述的浮体环1的内、外径比值为0.85。
所述的浮体环1是整体成型的环体，包括底部的整体槽15和顶部的整体盖16，整体盖16和整体槽15之间水密封接，内部形成水密空腔13；所述光学探头安装架2的水平连接组件22呈中空管状，形成从竖直安装组件21内部经水平连接组件22内腔再穿过所述整体盖16到达所述整体槽15内部的通路，可用于布设线缆，将安装于竖直安装组件21的光学探头与装载于整体槽15内的电子设备之间连接起来。
如图5所示，所述的整体槽15内部的水密空腔13被若干立板17分隔为若干区域，用于不同功能的电子设备的分区域安装。
实施例3
一种水体表观光谱原位测量系统，包括实施例1所述的漂浮设备A，及漂浮设备A上搭载的光学感应及传导设备、电子测量设备、控制电路、供电设备、通讯设备和定位设备；
所述的电子测量设备包括带光纤的分光器、光谱采集板；
所述的控制电路包括主控模块、控保模块；主控模块是唤醒整个系统后的大脑，控保模块相当于系统休眠后的大脑；休眠后，整个系统控制权就交到了控保模块上，减少系统的功耗；
所述的供电设备包括电源电压转换模块、可充电电池包；
所述的通讯设备包括无线防水通讯天线和无线通讯模块；
所述的定位设备包括姿态传感器、GPS防水天线、GPS定位模块；
所述的光学感应及传导设备包括辐照度探头、辐亮度探头、传导光纤以及辐亮度探头遮光罩；
如图6、7、8所示，所述的辐照度探头31竖直向上安装在所述漂浮设备A的光学探头安装架的竖直安装组件21上(参见图7、8)；所述的辐亮度探头32竖直向下安装在所述漂浮设备A的光学探头安装架的竖直安装组件21上(参见图7)，其镜头高于漂浮设备A的吃水线6cm，以确保探头既可以测得水平面处的辐亮度，又不至于被水淹没；在所述竖直安装组件21底端外围固定安装上窄下宽的圆锥筒型遮光罩33，将辐亮度探头32包围，遮光罩33的轴线与母线呈10-15°角，以最大程度地减少锥筒自身阴影带来的影响；遮光罩33由辐亮度探头32位置竖直延伸至浮体环的环面以下；两股传导光纤34均外包水密软管35，传导光纤34一端分别与竖直安装组件21上的辐亮度探头32和辐照度探头31连接，然后沿水平连接组件22向两个方向布设，水平连接组件22上的开孔可以用于固定水密软管35，传导光纤34另一端分别通过水密接头14进入水密电子舱18和水密电池舱19内；浮体环1的水密电子舱18外部设置无线防水通讯天线186和GPS防水天线187(参见图6)；
如图8所示，所述的竖直安装组件21上下两端别固定连接一组光学探头电动清洁装置，每一组所述的光学探头电动清洁装置均包括与竖直安装组件21两端部固定连接的防水舵机51；两部防水舵机51内均置电路板和电机；两个电路板的防水控制线缆361分别从舵机51内引出后进入集线盒36，再通过与集线盒36连通的两路水密软管35分别到达浮体环1两端的水密接头14，并进入两端的水密电子舱18和水密电池仓19内，与控制电路电连接，接收控制电路发出的控制信号，进而控制电机转动；所述的电机转轴端部套接橡皮刷条52，所述的橡皮刷条52整体与竖直安装组件21上安装的光学探头镜头表面紧密接触，并可以在舵机51的电机带动下在镜头表面做扇形往复转动。所述的光学探头电动清洁装置保障了舱外安装的双通道光学探头镜头的清洁，使其不受溅水、尘垢、生物附着等的影响。所述的集线盒36内部还安装姿态传感器37，通过电源线和导线经水密软管35、水密接头14进入水密电子舱18连接控保模块和供电电压转换模块；
如图9所示，与辐亮度探头32连接的水密电子舱18内，各种设备通过安装面板181集成安装在一起，包括控保和供电电压转换集成模块182、辐亮度光谱采集板183、辐亮度分光器184以及主控模块185；与辐亮度探头32相连的光纤34进入水密电子舱18后与辐亮度分光器184连接；其中所述的控保和供电电压转换集成模块182上还进一步设有无线电通讯模块和GPS定位模块，分别与水密电子舱18外部设置的无线防水通讯天线186、GPS防水天线187电连接(见图6)；
如图10所示，与辐照度探头31连接的水密电池舱19内安装有可充电电池包191、辐照度分光器193和辐照度光谱采集板192；与辐照度探头31相连的光纤34进入水密电池舱19后与辐照度分光器193连接。
本实施例的设备中，除光学探头外，其他所有组件内外表面均涂覆哑光黑色非极性涂层。
实施例4
以实施例2所述的漂浮设备B为基础，在漂浮设备B上搭载光学感应及传导设备、电子测量设备、控制电路、供电设备、通讯设备和定位设备，安装位置和方式大致与实施例3相同；除此之外，如图11所示，在漂浮设备B底部还固定连接配重组件，配重组件由细长的配重杆61和与配重杆一端固定连接的柱状配重块62构成，配重杆61另一端固定连接在浮体环1的底部；当漂浮设备B的浮心位于重心上方时，增大配重块62的长径比和配重杆61的长度，可增加漂浮设备B整体的抗倾覆稳定性，减小摇摆角。

Claims (13)

1.一种水体表观光谱原位测量系统，包括漂浮设备，及所述漂浮设备上搭载的光学感应及传导设备、电子测量设备、控制电路和供电设备；所述的漂浮设备包括浮体环和浮体环上垂直于环面方向设置的光学探头安装架，所述光学探头安装架包括1个竖直安装组件和至少1个水平连接组件，所述的水平连接组件沿浮体环的环形径向设置，一端固定连接在竖直安装组件外侧面，另一端固定连接浮体环，使所述的竖直安装组件悬垂于浮体环环面以外，同时其垂直投影处于环面中心位置；所述的浮体环内、外径比值为0.80~0.85；所述的水平连接组件为细长条状，主体宽度小于浮体环线径；所述的浮体环设有水密空腔，用于为整个漂浮设备提供浮力，同时用于装载必要的电子设备和电源组件；所述的光学探头安装架用于竖直方向安装光学探头；所述的光学感应及传导设备包括辐照度探头、辐亮度探头、传导光纤以及辐亮度探头遮光罩，所述的辐照度探头竖直向上安装在所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上；所述的辐亮度探头竖直向下安装在所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上；所述的辐亮度探头遮光罩呈锥筒型，固定安装在所述竖直安装组件底端外围，由辐亮度探头位置竖直延伸至所述的漂浮设备的浮体环环面以下；所述的电子测量设备、控制电路和供电设备安装在所述漂浮设备的浮体环的水密空腔内；所述的传导光纤沿所述漂浮设备中光学探头安装架的水平连接组件布设，并通过设置在所述浮体环表面的水密接头将所述的辐照度探头和辐亮度探头分别与所述的电子测量设备连接；所述的电子测量设备、控制电路和供电设备在所述水密空腔内电连接。
2.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述漂浮设备的浮体环是由若干段独立的带空腔的弧形结构组合安装得到的浮体环。
3.权利要求2所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：每一段所述的带空腔的弧形结构都包括底部的槽和顶部的盖；所述的槽和盖之间水密连接，内部形成空腔；所有所述的槽规格一致，可互换使用；所有所述的盖形状和尺寸相同并根据需要设置或不设置水密接头。
4.根据权利要求1-3之一所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述漂浮设备的水平连接组件由不同形状的若干个多孔组件通过所述孔螺接构成，与所述的竖直安装组件连接的一端也设有连接孔；所述的竖直安装组件侧面设有高度不同的连接孔，用于和所述的水平连接组件螺接。
5.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述漂浮设备的浮体环是整体成型的带有空腔的浮体环，所述的整体成型的带有空腔的浮体环包括底部的整体槽和顶部的整体盖，整体盖和整体槽之间水密封接；所述光学探头安装架的水平连接组件呈中空管状，一端和所述的整体盖固定连接，另一端与所述的竖直安装组件固定连接，形成从竖直安装组件内部经水平连接组件内腔再穿过所述整体盖到达所述整体槽内部的通路。
6.权利要求5所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的整体槽内部空间被分隔为若干区域，用于不同功能的电子设备的分区域安装。
7.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的漂浮设备上进一步搭载通讯设备和定位设备；所述的通讯设备包括设置在所述浮体环表面的无线防水通讯天线和设置在所述水密空腔内的无线通讯模块，所述的无线防水通讯天线和无线通讯模块通过所述浮体环表面的水密接头电连接；所述的定位设备包括设置在所述光学探头安装架的竖直安装组件上的姿态传感器、设置在所述水密空腔内的GPS模块和设置在所述浮体环表面的GPS防水天线，所述的GPS防水天线和所述的GPS模块通过所述浮体环表面的水密接头电连接；所述的姿态传感器与所述的电子测量设备由水密线缆经设置在浮体环表面的水密接头电连接。
8.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述漂浮设备中光学探头安装架的竖直安装组件上进一步设置光学探头电动清洁装置；所述的光学探头电动清洁装置用于清洁光学探头安装架上安装的任意一个或所有的光学探头镜头表面。
9.权利要求8所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的竖直安装组件两端部分别固定连接一组光学探头电动清洁装置，每一组所述的光学探头电动清洁装置均包括与竖直安装组件两端部固定连接的防水舵机，所述的防水舵机包括电路板和电机；所述的电路板通过水密控制线缆与所述浮体环的水密空腔内的控制电路电连接，接收控制电路发出的控制信号，进而控制电机转动；所述的电机转轴端部套接条形刮擦件，所述的条形刮擦件整体与所述竖直安装组件上安装的光学探头镜头表面紧密接触，并可以在电机的带动下在所述镜头表面做往复转动。
10.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的漂浮设备底部进一步连接配重组件，用于调节漂浮设备的重心和吃水线，所述的配重组件由细长的配重杆和与配重杆一端固定连接的柱状配重块构成，所述的配重杆另一端固定连接在漂浮设备底部。
11.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的辐亮度探头遮光罩为哑光黑色非极性硬质材料制成的圆锥筒，其轴线与母线呈10-15°角。
12.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的辐亮度探头与所述的漂浮设备的吃水线的距离在4-8cm。
13.权利要求1所述的水体表观光谱原位测量系统，其特征在于：所述的辐亮度探头与所述的漂浮设备的吃水线的距离在5-6cm。
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