CN114046777A - 适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水下摄影技术领域，公开了一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统及方法，包括传感器主仓、动力推进和调节模块、定位模块和通讯模块；所述传感器主仓内布设有相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元(IMU)等；动力推进和调节模块设置在传感器主仓外侧；定位模块设置在传感器主仓上端，用于通过GPS接收天线接收GPS定位信号；通讯模块设置在传感器主仓上端，用于通过通讯信号接收天线与远程终端进行数据通信。本发明能拍摄具有高定位精度的水下监测图像，并可利用具有高重叠度的图像进行水下目标和地形的三维建模，用于珊瑚礁等水下生态系统的分布和面积测量。
Description
技术领域
本发明属于水下摄影技术领域，尤其涉及一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统及方法。
背景技术
珊瑚礁生态系统有着特殊的生物学特性，其生长区域多远离人类活动范围，有较为清洁的水质条件和良好的光照条件，多位于热带浅海的岸礁、环礁、堡礁和潟湖之中。在水面以下对珊瑚礁进行摄影摄像观测，是珊瑚礁生态系统监测、保护和恢复的重要手段。
目前，常见的可用于珊瑚礁水下成像观测的装置装备可分为以下3个类型：其一，水下机器人摄影摄像；其二，无人船和有人船船底摄影摄像；其三，潜水员浮潜或深潜摄影摄像。上述水下成像观测方式均难以满足针对珊瑚礁生态系统的成像监测需求，主要问题包括：第一，所成图像不包括高精度的定位和姿态信息，因而无法进行空间测量并难以对图像进行几何定位和拼接，不满足珊瑚礁生态系统大范围监测的需求；第二，不能直接获取或通过计算得到珊瑚礁光谱和反射率光谱信息，特别是反射率光谱，其对珊瑚礁的识别、类型的区分和健康状况的客观评估都至关重要。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有的水下成像观测方式不能开展高定位精度成像、拼接和制图。
(2)现有的水下成像观测方式不能获取珊瑚礁反射率光谱成像数据。
解决以上问题及缺陷的难度为：
(1)完全浸没于水下的传感器无法接收来自导航卫星或基站的信号，因此本发明利用与传感器主仓通过刚性连杆连接的GPS信号接收器接收实时空间位置定位信号，难度是要保证GPS信号接收器始终出露水面，且与在传感器主仓内的惯性导航单元、测深单元共同工作，确定成像传感器每一个像元的实时空间位置与每一个成像画面内地物目标所代表的空间位置。
(2)现有水下成像方式要么不具备反射率图像的成像能力，要么利用置于水下目标物处的标准反射板间接计算图像反射率，以上都不能满足水下珊瑚礁大范围高精度制图的需求。本发明通过在传感器主仓上设置同步观测的接受珊瑚礁目标向上反射光线能量的相机和接受向下太阳下行光线能量的太阳下行辐照度测量仪(二者光谱波段设置一致)，以及利用测深声呐得到的水深信息和水样采集装置得到的海水吸收散射特征，实现任意位置的珊瑚礁目标反射率光谱成像数据计算。完成上述功能的难点是，如何综合利用本发明中上述传感器获取的数据，快速准确的实现对海水造成的不同波段光线吸收和散射作用的消除，实现不依赖标准反射板的珊瑚礁目标反射率光谱图像的获取。
解决以上问题及缺陷的意义为：可实现精细尺度上的水下珊瑚礁生态系统的大范围、高精度、高保真制图，切实解决目前缺乏对珊瑚礁生态系统大范围制图数据的问题，为珊瑚礁生态系统的保护和修复，为我国南海珊瑚岛礁的维护和安全保障提供技术和数据支撑。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统及方法。
本发明是这样实现的，一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统包括：传感器主仓、动力推进和调节模块、定位模块和通讯模块；
所述传感器主仓内布设有相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元(IMU)和控制单元、电池，用于对水下数据进行采集；所述控制单元对相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元提供工作指令，并对上述传感装置获取的数据进行存储；
所述动力推进和调节模块设置在传感器主仓外侧，用于通过多个螺旋桨对传感器主仓的移动进行调节控制；
所述定位模块设置在传感器主仓上端，用于通过GPS接收天线接收GPS定位信号；
所述通讯模块设置在传感器主仓上端，用于通过通讯信号接收天线与远程终端进行数据通信。
进一步，所述传感器主仓为长流线型的密封体，其上下侧均留有放置传感器的开口，开口处通过在可见光范围内具有较好透光性的材质密封。
进一步，所述动力推进和调节装置包括一个主螺旋桨和两个副螺旋桨；
所述主螺旋桨位于所述传感器主仓后端，提供主要的前进动力；
所述副螺旋桨包括左副螺旋桨和右副螺旋桨，所述左副螺旋桨和右副螺旋桨分别位于传感器主仓的左右两端并可进行90°旋转，提供上下方向、前进后退和其它角度的动力。
进一步，所述GPS接收天线和通讯信号接收天线通过刚性连杆与传感器主仓上端相连。
进一步，所述相机为单镜头多光谱相机或多镜头倾斜摄影测量专用相机。
进一步，所述测深声呐为单波束声呐.
进一步，所述太阳下行辐照度测量仪的可测量光谱波段范围与所述相机匹配。
进一步，所述水样采集装置可根据控制指令自行开关，并对所采集水样进行密封保存。
进一步，所述惯性测量单元固定在所述传感器主仓内部，与所述GPS接收装置和所述相机呈相对位置固定的刚性关系。
本发明的另一目的在于提供一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统的控制方法，所述适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统的控制方法包括：
传感器主仓根据预先设定的作业范围和航线工作；
作业范围和航线总长度要充分考虑因供电能力而限定的工作时长，同时考虑航速，航速的设定根据相机的拍摄效率、作业水深和相机的视场角综合设定，一般应保证不小于75％的航向视场重叠率；
航线设置要根据作业水深、相机视场角来综合设定，一般应保证不小于70％的旁像视场重叠率；
当开始一个航次的作业前，应根据当地的水深条件、海平面高度、潮汐变化和海浪高度等情况，设定固定的GPS接收器的工作高度(或一个冗余范围)，以保证在整个作业过程中，GPS接收器和通讯装置始终出露水面且能正常工作；
当开始一个航次的作业前，应根据该区域珊瑚礁分布深度等条件，通过调节刚性连杆的长度，设定传感器主仓的作业深度，一方面保证作业过程中相机不触底，一方面保证太阳下行辐照度测量仪始终位于水下一定深度范围内，一般太阳下行辐照度测量仪距离水面的距离不应小于30cm；
开始作业前，应各模块先行自检和联调，完成之后再开始监测工作；
开始作业时，传感器主仓收到作业指令，动力推进和调节模块螺旋桨启动工作，抵达第一幅图像拍摄位置后，由螺旋桨控制使传感器主仓处于相对空间稳定状态，并相机镜头垂直向下，此时由于重力作用和海流、潮汐等的影响，螺旋桨必须不断的根据传感器主仓位置和姿态的变化，提供相应的动力来调整和抵消上述变化，使传感器主仓始终处于一个相对稳定的状态；
传感器主仓稳定后，控制单元给水样采集装置发出指令，指导其完成所处位置和深度水样的采集，完成水样采集后，待传感器主仓再次达到稳定，控制单元给相机、测深声呐和太阳下行辐照度仪发出指令，同步开始工作并同步获取数据，上述数据在控制单元完成存储；
当第一幅图像完成拍摄后，控制单元给动力推进和调节模块发出指令，螺旋桨改变工作状态，将传感器主仓推进到第二图像的拍摄位置；
考虑到在一个相对较小的空间范围内，海水的水质条件差别不明显，因此，可通过事先的实验和研究，确定在多大的空间范围内，位于传感器主仓的水样采集单元只采集1次水样即可，水样采集单元设置有多个水样存储室，一般，一次作业过程，水样采集不超过3次。因此，在不需要重复采集水样的条件下，到达第二幅图像拍摄位置后，由螺旋桨控制传感器主仓到达稳定状态，控制单元发出指令，相机、测深声呐和太阳下行辐照度仪同时工作，获得的数据在控制单元进行存储。
依次类推，根据预先设定的航线完成航次工作，返回初始位置；
将每一个图像拍摄位置的相机拍摄数据、测深数据、空间位置数据、姿态数据和太阳下行辐照度测量数据，下载到计算机，将不同位置采集的海水水样收集到专用的存储装置；
图像空间位置几何校正：利用每一幅图像获取时测量的精确的空间位置信息、姿态信息、测深数据信息，通过空间解算，得到每一个像元所代表的地面目标的空间位置；
反射率光谱计算：首先将采集的海水水样通过专用的测量装置对吸收参数和后向散射参数进行测量，结合同步获取的相机拍摄数据和太阳下行辐照度测量数据，以及测深声呐测量的水深信息，对每一个拍摄位置的图像进行反射率光谱校正；
对具有空间位置信息的水下珊瑚礁反射率图像进行拼接。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
(1)本发明能够在海水以下自主工作，拍摄具有高定位精度的水下遥感监测图像，并可利用具有高航向和旁向重叠度的图像进行水下目标和地形的三维建模，用于浅海水下珊瑚礁生态系统的分布和面积测量；
(2)本发明能通过拍摄和计算得到水下目标的反射率光谱图像，可用于珊瑚礁生态系统造礁珊瑚类型识别和健康评估；
(3)本发明具有自主动力，可实现对珊瑚礁等水下生态系统的大范围监测；
(4)本发明集成度高，方便运输布设；
(5)本发明适用于珊瑚礁生态系统分布监测、类型识别、健康评估和生态恢复效果评价，并可推广到海草床、人工鱼礁等水下生态系统或人工构筑设施的监测评估工作中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统侧面的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的传感器主仓上侧副螺旋桨提供前后动力状态时的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的传感器主仓上侧副螺旋桨提供上下动力状态时的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的传感器主仓下侧的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的传感器主仓后侧的结构示意图。
图中：1、传感器主仓；11、相机；12、太阳下行辐照度测量仪；13、测深声呐；14、水样采集装置；15、惯性测量单元；16、控制单元和电池；21、主螺旋桨；22、右副螺旋桨；23、左副螺旋桨；31、GPS接收天线；32、通讯信号接收天线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统包括：密封的传感器主仓1、动力推进和调节装置、GPS和通讯信号接收装置。
传感器主仓1是一个长流线型的密封体，其上下侧均留有放置传感器的开口，开口以在可见光范围内具有较好透光性的材质密封。所述传感器主仓1内布设相机11、测深声呐13、太阳下行辐照度测量仪12、水样采集装置14、惯性测量单元(IMU)15等传感器装置，以及控制单元和电池16。
根据应用场景的不同，相机11可为单镜头多光谱相机或多镜头倾斜摄影测量专用相机；所述测深声呐13为单波束声呐；所述太阳下行辐照度测量仪12其可测量光谱波段范围与所述相机匹配；所述水样采集装置14可根据控制自行开关，并对所采集水样进行密封保存；所述惯性测量单元15固定在所述传感器主仓内部，与GPS接收装置和所述相机呈相对位置固定的刚性关系。所述控制单元，对上述相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元提供工作指令，并对上述传感装置获取的数据进行存储。
所述动力推进和调节装置包括3个推进螺旋桨，其中主螺旋桨21一个，位于所述传感器主仓1后端，提供主要的前进动力；副螺旋桨两个，包括左副螺旋桨23和右副螺旋桨22，分别位于所述传感器主仓1的左右两端并可进行90°范围内的旋转，提供上下方向、前进后退方向和其它角度的动力。
所述GPS和通讯信号接收装置包括1个GPS接收天线31和1套通讯信号接收天线32，所述GPS和通讯信号接收装置通过刚性连杆与所述传感器主仓1相连。
如图1所示，本发明一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像装置在工作时要保持GPS接收天线31和通讯信号接收天线32始终出露水面，并且保持12太阳下行辐照度测量仪窗口位于水面以下约30cm处为宜。
如图2、图3和图5所示，动力系统的1个主螺旋桨21和2个副螺旋桨(右副螺旋桨22和左副螺旋桨23)为本发明提供前进、后退、向上、向下和其它方向的动力，一方面保证GPS接收天线31和通讯信号接收天线32始终出露水面，一方面带动本发明在规定航线上行驶，以拍摄获取较大区域范围内不同位置的水下珊瑚礁分布信息。
如图1、图2和图4所示，在本发明行进过程中，当测深声呐13和GPS接收天线31接收的数据判断到达珊瑚礁测量海域，可以开始工作时，由32通讯信号接收天线接收开始工作信号，由控制单元和电池16发出信号使水样采集装置14开始工作并采集水样完毕，控制单元和电池16收到水样采集完毕的信号，随即，具有水中拍摄视场角θ的相机11、太阳下行辐照度测量仪12和测深声呐13同步工作，记录该位置的海底珊瑚礁目标反射光线亮度图像数据、太阳下行辐照度数据和该时刻相机11到监测目标的距离，结合测深声呐13同步记录的深度数据和水样采集装置14采集的水样分析得到的水质参数，计算光线在海水中的吸收和散射衰减，进而得到一幅反射率光谱图像。
如图1、图2和图3所示，在本发明行进并不断拍摄图像过程中，GPS接收天线31和惯性测量单元15不间断的以同步的频率记录每一次拍摄时刻的精确的空间三维坐标以及本发明装置的俯仰、翻滚和转向等姿态参数，同时测深声呐13也不间断的同步记录每一次图像拍摄时刻的水深数据，利用这些参数和数据，可对每一幅拍摄的图像进行精确定位，并对空间位置连续的图像进行拼接和三维建模。
整个“一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像装置”在对某一特定海域进行测量之前，需要根据水面与海床珊瑚礁等底质目标的距离即水深条件h和相机11的视场角θ大小，通过计算拍摄场景尺度L和拍摄频率，提前规划行进路径和行进速度，设置相机11拍摄的航向重叠率和旁向重叠率，整个装置的工作过程应严格按照事先规划的行进路径进行。为有效应对珊瑚礁海域海流对装置稳定性的影响，应根据惯性测量单元15和GPS接收天线31接收的实时位置和姿态参数，通过控制单元和电池16的控制单元实时控制主螺旋桨21、右副螺旋桨22和左副螺旋桨23来控制装置的位置和姿态，在保证装置位置固定的同时，保证相机11拍摄时的装置姿态稳定。
以下部分是对本发明创造性的说明：
(1)通过刚性连杆连接的GPS接收器和姿态传感器联合实现水下拍摄图像数据的几何定位
对水下成像影响最大的因素是水体对电磁波的强衰减作用，导致GPS导航信号(1575.42MHz)对水体的穿透深度是极为有限的，一个获取完整星历的GPS置于水中，当深度达到2cm时，GPS信号就会被完全阻断。目前国内外开发的水下成像系统都因此放弃了对水下拍摄目标物定位的需求，如美国Resonon公司的Hyper diver成像系统、挪威Ecotone AS公司的UHI水下成像系统，均未搭载水下定位装置，因此所成图像仅能作为代表一定区域范围的海底目标样本，而无法用来对水下生态系统进行制图。
目前，研究人员开展我国南海珊瑚生态系统的监测和保护，实地调查工作必不可少，然而，由于缺少相应的可满足水下生态系统调查需求的装备，珊瑚礁生态系统的现场调查仍采用较为原始的方法。该方法的缺点是无法获取到大面积的监测图像，仅依靠现场调查人员的现场观测经验配合无坐标位置的离散照片对珊瑚礁的类型、分布、覆盖率和健康状况等情况进行估计。特别是，潜水员无法确定在海底观测目标的位置与其在水面开始下潜时测量位置的关系，即因为水流等的影响，潜水员下潜之前的位置与下潜到海底的位置存在很大的偏差，在水流较大的区域该偏差可达近50m，而且这种偏差在大小和方向上都具有不确定性。
同时，就珊瑚礁的分布地形地貌特征而言，大部分的活造礁珊瑚都分布在礁前斜坡的位置，即大都是生长在具有一定坡度的斜坡上。在缺乏海底珊瑚礁分布区三维地形和空间分布数据的情况下，无法做到对珊瑚礁生长分布面积和状态的准确监测和评估。因此，本发明的提出，不仅需求强烈，而且具有明显的创新性。
一般情况下，本发明会采取垂直向下的方式对珊瑚礁底质进行拍摄，但在一些特殊情况下，如太阳高度角导致了GPS天线或传感器主仓在相机拍摄视野中产生阴影，这时需要调整拍摄角度。但不论什么角度，相机焦平面的空间位置和姿态参数都可以实时的、高精度的从GPS天线和位于传感器主仓上的姿态传感器中得到，利用两个传感器空间位置与相机焦平面的关系，来计算实时的焦平面的位置的姿态，再结合始终与焦平面垂直的水声测距装置得到的目标场景与相机焦平面的距离，即可通过解算得到相机拍摄场景中每一个像素所代表的位置的空间信息。
(2)通过水样采集装置和太阳下行辐照度测量仪实现复杂水质条件下海水对光线衰减的校正
一般，认为远离大陆的我国南海珊瑚岛礁区域的海水水质为一类水质，即以叶绿素为主要水色要素的水体。但实际情况是，在南海的活造礁珊瑚分布的礁盘上，情况要复杂的多。活造礁珊瑚生长的区域多在水深4m-20m的范围内，珊瑚礁生长的区域可分为不同的底质类型，包括但不限于生物碎屑区(包括珊瑚沙)、沙洲(珊瑚沙)和珊瑚稀疏区(包含珊瑚沙等碎屑堆积物)等，水深范围在20m以浅。在潮汐和海流的作用下，在珊瑚礁分布区，常常导致较大浓度悬浮颗粒物的产生。因此，光线在水体中辐射传输导致的衰减作用的校正和消除，对浅海珊瑚礁的高保真成像和高精度制图至关重要。而传统的做法是仅在拍摄场景中增加一块标准反射板，这无法做到对水体衰减作用的消除。本发明利用水样采集和分析、水深测量，以及同步的太阳下行辐照度数据的采集，可以通过计算准确的获取到海底珊瑚礁目标的高精度反射率图像数据，证明本发明不仅应用需求强烈，而且具有很高的创新型。
(3)通过具有一定自由度的动力推进和调节装置可实现对复杂水文条件下传感器主仓的相对稳定
根据统计，在我国整个南海海域，公共监测机构层面对珊瑚礁生态系统的监测仅有约100个站位，分布在面积近200万平方千米的海洋国土上，站位分布远远不能满足对南海珊瑚礁生态系统监测、管理和保护的需求。原因之一是缺乏有效的大范围水下珊瑚礁观测装备的支撑。
在上述站位上，采取的是现场潜水员和科研工作者组队潜水，拍照和记录该站位珊瑚礁生态系统的分布和健康状况等数据。如前所述，位置信息难以获取，很容易导致不同时期在所谓“同一站位”获取的数据，实际上是来自两个完全不同的坐标。不仅如此，珊瑚礁特别是造礁珊瑚分布密集的区域，常常有很好的水动力条件，即水流流速较大，而且生物多样性很高。这给现场潜水观测珊瑚礁带来了很大的危险性，曾经发生过职业潜水员和共同下潜的科研人员在水下因海流冲击而失散的安全事故，且极高的生物多样性也会吸引海洋大型掠食性动物的出没。本发明设计的自由度较高的动力系统可在复杂的海流条件下维持传感器主仓的稳定，同时本发明的提出可有望替代潜水员下潜观测珊瑚礁生态系统。不仅需求强烈，而且具有较高的创新性。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统包括传感器主仓、动力推进和调节模块、定位模块和通讯模块；
所述传感器主仓，用于通过内设的多个不同功能的数据采集装置对水下数据进行采集；
所述动力推进和调节模块设置在传感器主仓外侧，用于通过多个螺旋桨对传感器主仓的移动进行调节控制；
所述定位模块设置在传感器主仓上端，用于通过GPS接收天线接收GPS定位信号；
所述通讯模块设置在传感器主仓上端，用于通过通讯信号接收天线与远程终端进行数据通信。
2.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述传感器主仓内布设有相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元和控制单元、电池，用于通过内设的多个不同功能的数据采集装置对水下数据进行采集，所述控制单元对相机、测深声呐、太阳下行辐照度测量仪、水样采集装置、惯性测量单元提供工作指令，并对上述传感装置获取的数据进行存储；所述传感器主仓为长流线型的密封体，其上下侧均留有放置传感器的开口，开口处通过在可见光范围内具有较好透光性的材质密封。
3.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述动力推进和调节装置包括一个主螺旋桨和两个副螺旋桨；
所述主螺旋桨位于所述传感器主仓后端，提供前进动力；
所述副螺旋桨包括左副螺旋桨和右副螺旋桨，所述左副螺旋桨和右副螺旋桨分别位于传感器主仓的左右两端并可进行90°旋转，提供上下方向、前进后退和其它角度的动力。
4.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述GPS接收天线和通讯信号接收天线通过刚性连杆与传感器主仓上端相连。
5.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述相机为单镜头多光谱相机或多镜头倾斜摄影测量专用相机。
6.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述测深声呐为单波束声呐。
7.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述太阳下行辐照度测量仪的可测量光谱波段范围与所述相机匹配。
8.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述水样采集装置可根据控制自行开关，并对所采集水样进行密封保存，水样采集装置可根据需要设置多个舱室，用于储存不同站位的水样。
9.如权利要求1所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统，其特征在于，所述惯性测量单元固定在所述传感器主仓内部，与所述GPS接收装置和所述相机焦平面呈相对位置固定的刚性关系。
10.一种用于权利要求1～9任意一项所述的适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统的控制方法，其特征在于，所述适用于大范围浅海珊瑚礁制图的水下光学成像系统的控制方法包括：
当传感器主仓稳定并具备对海底目标进行观测的条件时，控制单元给水样采集装置发出指令，指导其完成所处位置和深度的水样采集，待传感器主仓再次达到稳定，控制单元给相机、测深声呐和太阳下行辐照度仪发出指令，同步开始工作并同步获取数据，上述数据在控制单元完成存储；
待一个数据获取周期完成后，控制单元给动力推进和调节模块发出指令，推进传感器主仓到达下一个数据获取位置；
整个过程中惯性控制单元、定位模块和通讯模块不停止的接收并存储相关数据。
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