本發(fā)明涉及一種海洋光學(xué)探測技術(shù)，特別涉及海洋水質(zhì)三維遙感探測方法。

背景技術(shù)：
對海洋水質(zhì)的監(jiān)測，一般使用取樣法對某一特定海域的海水進(jìn)行取樣，然后再由化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析。不管是采用繁瑣的化學(xué)分析法，還是采用分析較快的光譜分析法，都不能做到對海洋水質(zhì)的實(shí)時監(jiān)測。中國專利(公開號：CN201589748U)提出一種海水水質(zhì)檢測裝置，設(shè)有支撐座，支撐座內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤內(nèi)卡合有右偏光鏡，支撐座一側(cè)設(shè)有與右偏光鏡平行的左偏光鏡，左偏光鏡的固定座與支撐座支間連接有彈簧，左偏光鏡左側(cè)安裝有照明燈，右偏光鏡右側(cè)設(shè)有光線傳感器，光電轉(zhuǎn)換器的輸出端與喇叭相連，電源為照明燈及光電轉(zhuǎn)換器供電。分析速度快、所需設(shè)備成本低。但該檢測裝置依然局限于海洋水質(zhì)的取樣檢測上，并不能實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)的大范圍監(jiān)測。中國專利(公開號：CN101587115B)提出一種異常水質(zhì)檢測裝置，異常水質(zhì)檢測裝置具備水溫調(diào)整裝置，其在將被檢測水保持為預(yù)先設(shè)定的溫度范圍的狀態(tài)下檢測其水質(zhì)異常的有無，該水溫調(diào)整裝置向被檢測水的導(dǎo)入管路的周圍供給控制為接近所述溫度范圍的溫度的溫度調(diào)整水，利用通過所述導(dǎo)入管路的傳熱，使被檢測水的溫度接近所述溫度調(diào)整水的溫度。其結(jié)果是，由于可以防止測定槽內(nèi)的氣泡的產(chǎn)生，而且將被檢測水的溫度保持為規(guī)定范圍，因此可以防止由氣泡或低溫等引起的“水質(zhì)異?！钡腻e誤警報(bào)。但該裝置同樣不能適用于海洋水質(zhì)的遙感監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種海洋水質(zhì)三維遙感探測法，其可對遠(yuǎn)距離海洋水體質(zhì)量作預(yù)先評估，再對超出預(yù)定值的水域進(jìn)行詳細(xì)的取樣分析，以實(shí)現(xiàn)對海洋水質(zhì)的實(shí)時監(jiān)測。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的。海水水質(zhì)三維遙感探測方法，包括三維遙感探測裝置，所述三維遙感探測裝置有計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線分別連接激光器、信號采集器ICCD、數(shù)控轉(zhuǎn)軸、第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，凹透鏡與第一導(dǎo)軌連接，第一凸透鏡與第二導(dǎo)軌連接，凹透鏡和第一凸透鏡同軸，軌道臂呈“L”形，其一端連接數(shù)控轉(zhuǎn)軸，另一端臂桿上分別連接有第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌，數(shù)控轉(zhuǎn)軸裝有第二反射鏡，第二反射鏡一側(cè)45°處設(shè)置有凹透鏡，另一側(cè)45°處設(shè)置有第一反射鏡；激光器至第一反射鏡之間依次設(shè)置有半波片、偏振片和四分之一波片，偏振片的一側(cè)45°處依次設(shè)置有第二凸透鏡、狹縫、第三凸透鏡、F-P標(biāo)準(zhǔn)具和長焦鏡頭，長焦鏡頭與信號采集器ICCD連接；其探測步驟如下：1)將三維遙感探測裝置安裝在監(jiān)測船上，啟動計(jì)算機(jī)、激光器、信號采集器ICCD與數(shù)控轉(zhuǎn)軸，第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌在導(dǎo)軌臂上移動；2)第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌在導(dǎo)軌臂上移動，同時帶動凹透鏡與第一凸透鏡移動，調(diào)節(jié)凹透鏡與第一凸透鏡的位置使激光會聚到淺海水域，計(jì)算機(jī)采集此時最強(qiáng)的受激布里淵散射信號；3)進(jìn)一步調(diào)節(jié)凹透鏡與第一凸透鏡的位置，使激光會聚的深度依次增加，計(jì)算機(jī)分別采集在各個層次上最強(qiáng)的受激布里淵散射信號；4)數(shù)控轉(zhuǎn)軸逆時針轉(zhuǎn)動，帶動第二反射鏡、軌道臂、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、凹透鏡及第一凸透鏡一起轉(zhuǎn)動；5)重復(fù)步驟2)和步驟3)；6)數(shù)控轉(zhuǎn)軸順時針轉(zhuǎn)動，數(shù)控轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時連帶第二反射鏡、軌道臂、第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、凹透鏡及第一凸透鏡一起轉(zhuǎn)動；7)重復(fù)步驟2)和步驟3)；8)計(jì)算機(jī)將采集的受激布里淵散射信號匯總，并繪制出二維空間內(nèi)的受激布里淵散射信號分布圖，進(jìn)而標(biāo)定出不同位置的受激布里淵散射信噪比；9)監(jiān)測船在海域內(nèi)游走同時重復(fù)上述步驟2)至步驟8)，最終可完成大范圍海域內(nèi)受激布里淵散射信號信噪比的分析，從而實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)的三維遙感探測。進(jìn)一步地，所述最強(qiáng)的受激布里淵散射信號，是通過凹透鏡與第一凸透鏡使激光會聚到該測量水域并激發(fā)的受激布里淵散射信號。進(jìn)一步地，所述步驟3)，其原理是記錄單位深度的受激布里淵散射信號并以此單位深度逐次遞加探測深度，繪制出不同深度的布里淵散射信號數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地，在分析受激布里淵散射信號的數(shù)據(jù)時，可通過分析受激布里淵散射信號的信噪比來探測海水深度，其原理是海洋水質(zhì)良好時產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比高，而海洋水質(zhì)較差時產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比低。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，避免了傳統(tǒng)取樣的盲目性和檢測水域范圍小的局限性，在進(jìn)行海洋水質(zhì)的遙感探測時，可對遠(yuǎn)距離海洋水體質(zhì)量作預(yù)先評估，再對超出預(yù)定值的水域進(jìn)行詳細(xì)的取樣分析，能對海洋水質(zhì)的實(shí)時監(jiān)測。附圖說明圖1為本發(fā)明中三維遙感探測裝置的示意圖。圖2為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸未旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。圖3為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。圖4為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。圖5為豎直方向上不同深度產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比與探測深度關(guān)系圖。圖中：1.計(jì)算機(jī)，2.激光器，3.半波片，4.偏振片，5.四分之一波片，6.第一反射鏡，7.第二反射鏡，8.數(shù)控轉(zhuǎn)軸，9.導(dǎo)軌臂，10.第一導(dǎo)軌，11.第二導(dǎo)軌，12.第一凸透鏡，13.凹透鏡，14.第二凸透鏡，15.狹縫，16.第三凸透鏡，17.F-P標(biāo)準(zhǔn)具，18.長焦鏡頭，19.信號采集器ICCD。具體實(shí)施方式現(xiàn)根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖1，海水水質(zhì)三維遙感探測方法，包括三維遙感探測裝置，其特征在于，所述三維遙感探測裝置有計(jì)算機(jī)1，所述計(jì)算機(jī)1通過數(shù)據(jù)線分別連接激光器2、信號采集器ICCD19、數(shù)控轉(zhuǎn)軸8、第一導(dǎo)軌10和第二導(dǎo)軌11，凹透鏡13與第一導(dǎo)軌10連接，第一凸透鏡12與第二導(dǎo)軌11連接，凹透鏡13和第一凸透鏡12同軸，軌道臂9呈“L”形，其一端連接數(shù)控轉(zhuǎn)軸8，另一端臂桿上分別連接有第一導(dǎo)軌10和第二導(dǎo)軌11，數(shù)控轉(zhuǎn)軸8裝有第二反射鏡7，第二反射鏡7一側(cè)45°處設(shè)置有凹透鏡13，另一側(cè)45°處設(shè)置有第一反射鏡6；激光器2至第一反射鏡6之間依次設(shè)置有半波片3、偏振片4和四分之一波片5，偏振片4的一側(cè)45°處依次設(shè)置有第二凸透鏡14、狹縫15、第三凸透鏡16、F-P標(biāo)準(zhǔn)具17和長焦鏡頭18，長焦鏡頭18與信號采集器ICCD19連接；其探測步驟如下：1)將三維遙感探測裝置安裝在監(jiān)測船上，將監(jiān)測船停泊在某一海域，啟動計(jì)算機(jī)1、激光器2、信號采集器ICCD19與數(shù)控轉(zhuǎn)軸8，第一導(dǎo)軌10與第二導(dǎo)軌11在導(dǎo)軌臂9上移動；2)第一導(dǎo)軌10與第二導(dǎo)軌11在導(dǎo)軌臂9上移動，同時帶動凹透鏡13與第一凸透鏡12移動，調(diào)節(jié)凹透鏡13與第一凸透鏡12的位置使激光豎直射入并會聚到淺海水域，計(jì)算機(jī)采集此時最強(qiáng)的受激布里淵散射信號，該散射信號就是該水域產(chǎn)生的受激布里淵散射信號；3)進(jìn)一步調(diào)節(jié)凹透鏡13與第一凸透鏡12的位置，使激光會聚的深度依次增加，計(jì)算機(jī)分別采集在各個層次上最強(qiáng)的受激布里淵散射信號；4)數(shù)控轉(zhuǎn)軸8逆時針轉(zhuǎn)動，帶動第二反射鏡7、軌道臂9、第一導(dǎo)軌10、第二導(dǎo)軌11、凹透鏡13及第一凸透鏡12一起轉(zhuǎn)動；5)重復(fù)步驟2)與步驟3)；6)數(shù)控轉(zhuǎn)軸8順時針轉(zhuǎn)動，數(shù)控轉(zhuǎn)軸8旋轉(zhuǎn)時連帶第二反射鏡7、軌道臂9、第一導(dǎo)軌10、第二導(dǎo)軌11、凹透鏡13及第一凸透鏡12一起轉(zhuǎn)動；7)重復(fù)步驟2)與步驟3)；8)計(jì)算機(jī)將采集的受激布里淵散射信號匯總，并繪制出二維空間內(nèi)的受激布里淵散射信號分布圖，進(jìn)而標(biāo)定出不同位置的受激布里淵散射信噪比；9)監(jiān)測船在海域內(nèi)游走同時重復(fù)上述步驟，最終可完成大范圍海域內(nèi)受激布里淵散射信號信噪比的分析，從而實(shí)現(xiàn)海洋水質(zhì)的三維遙感探測。所述通過受激布里淵散射信號信噪比的方法探測海洋水質(zhì)，其原理：不同水質(zhì)對光的衰減是不同的，對于標(biāo)準(zhǔn)的海水水質(zhì)而言，受激布里淵散射信號的信噪比隨探測深度的增加而降低，但不同水質(zhì)產(chǎn)生受激布里淵散射信號的信噪比同探測深度的變化有有各自的特征曲線，通過辨別不同的特征曲線實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)距離海洋水體質(zhì)量的預(yù)先評估，再對超出預(yù)定值的水域進(jìn)行詳細(xì)的取樣分析，從而避免了傳統(tǒng)取樣的盲目性和隨機(jī)性。實(shí)施例：圖2為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸未旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。數(shù)控轉(zhuǎn)軸8未旋轉(zhuǎn)時，激光束豎直射入海水中，通過第一導(dǎo)軌10帶動的凹透鏡13與第二導(dǎo)軌11帶動的第一凸透鏡12之間距離的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在豎直方向上激光束的不同深度海域會聚，同時測量不同深度下激發(fā)的受激布里淵散射信號并繪制出該方向受激布里淵散射信號信噪比與探測深度的曲線關(guān)系圖。圖3為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸逆時針旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。數(shù)控轉(zhuǎn)軸8逆時針旋轉(zhuǎn)時，激光束以不同的角度射入海水中，通過第一導(dǎo)軌10帶動的凹透鏡13與第二導(dǎo)軌11帶動的第一凸透鏡12之間距離的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在不同角度方向上激光束的不同深度海域會聚，同時測量各個角度不同深度下激發(fā)的受激布里淵散射信號并繪制出該方向受激布里淵散射信號信噪比與探測深度的曲線關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明數(shù)控轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(zhuǎn)時激光束會聚的光路圖。數(shù)控轉(zhuǎn)軸8順時針旋轉(zhuǎn)時，激光束以不同的角度射入海水中，通過第一導(dǎo)軌10帶動的凹透鏡13與第二導(dǎo)軌11帶動的第一凸透鏡12之間距離的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)在不同角度方向上激光束的不同深度海域會聚，同時測量各個角度不同深度下激發(fā)的受激布里淵散射信號并繪制出該方向受激布里淵散射信號信噪比與探測深度的曲線關(guān)系圖。圖5為豎直方向上不同深度產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比與探測深度關(guān)系圖。圖中的點(diǎn)是采集對應(yīng)海水深度產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比，豎直方向上探測海水的深度與入射激光在海水中的光程相同，即圖5也可表述為豎直方向上入射激光在海水中不同光程上產(chǎn)生的受激布里淵散射信號的信噪比與探測深度關(guān)系圖。當(dāng)數(shù)控轉(zhuǎn)軸8旋轉(zhuǎn)α角度時，探測深度與入射激光在海水中的光程不相同，滿足關(guān)系式為：h＝Lcosα(h：探測深度，L：入射激光在海水中的光程，α：旋轉(zhuǎn)角度)。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)α角度時，圖5就僅是入射激光在海水中的光程與受激布里淵散射信號信噪比的關(guān)系圖，要轉(zhuǎn)換成探測深度與受激布里淵散射信噪比的關(guān)系圖時，曲線將向左平移，即在豎直方向上的探測深度要乘以旋轉(zhuǎn)角度的余弦：h＝Lcosα。