[发明专利]一种深水水域水下机器人型沉水植物盖度仪

说明书

本发明提供了一种深水水域水下机器人型沉水植物盖度仪，包括水下机器人主体、GPS定位装置、内嵌式中央处理器、广角影像传感器、陀螺仪、声纳探测器、深度调节器、手持式操作显示屏和高性能存贮设备；所述内嵌式中央处理器安装在水下机器人主体内，所述GPS定位装置安装在水下机器人主体顶部，所述广角影像传感器、陀螺仪、声纳探测器组合安装在水下机器人主体前端，所述深度调节器安装在水下机器人主体后端。本发明所述盖度仪在不破坏原有群落结构的基础上，解决在深水水域环境下难以快速、准确地监测沉水植物分布情况和盖度统计的难题，为科学客观地评估深水水域水生态健康提供有力的数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种沉水植物监测装置，具体涉及一种深水水域水下机器人型沉水植物盖度仪，实现深水水域的自动影像监测，进而完成沉水植物的自动提取及其盖度的自动计算。

背景技术

深水水域是相对于浅水水域而言，一般是指危险性比较大、水深超过5m的水域。沉水植物是海滨、河口和内陆水生生态系统的重要组成部分，它生活于水生生态系统中水与底质的界面，是水体和底质两大营养库间的有机结合部。国内外许多研究表明，通过人工或自然的繁殖和培植方法进行水生植物群落的重建，恢复水生生态系统的功能，将湖泊由藻型浊水状态向草型清水状态转化，已成为水环境污染治理和整治工程中的重要内容。沉水植物的分布、组成及变化可以科学反映特定水域的水生态状况，一直是湖泊富营养化治理重点关注的指标，也是水生态健康评价的重要指标之一。

目前，深水水域的沉水植物调查主要分为现场调查法和卫星遥感监测法。现场调查法一般指通过潜水员进行水下拍摄，并结合水面现场判读。这种方法耗时耗力、监测覆盖范围小、精度较低、安全性差，而且容易影响水体环境。卫星遥感监测法自20世纪90年代以来被逐渐使用，然而与陆生植物和挺水植物不同，沉水植物完全沉于水中，其植物体反射的光谱必须穿过大气-水界面，水体和水体中的浮游植物以及其他光学活性成分（悬浮物等）会改变沉水植物的光学特性，使得沉水植物的光谱特性更为复杂。因此，目前主要采用具有丰富光谱信息的高光谱遥感技术来监测沉水植物。然而，这种基于高光谱遥感技术的方法受天气影响较大，在天气不好或存在云层的情况下不能获取高光谱遥感影像；在水体较深或水面存在悬浮物的情况下很难穿透水体，准确监测出沉水植物；而且高光谱遥感影像的空间分辨率相对较低，很难实现对深水水域沉水植物的高精度监测。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种深水水域水下机器人型沉水植物盖度仪，通过设计新型的水下机器人型沉水植物盖度仪，实现对深水水域影像的自动拍摄，完成沉水植物的高精度提取及其盖度的自动计算。在不破坏原有群落结构的基础上，解决在深水水域环境下难以快速、准确地监测沉水植物分布情况和盖度统计的难题，为科学客观地评估深水水域水生态健康提供数据支撑。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种深水水域水下机器人型沉水植物盖度仪，包括水下机器人主体、GPS定位装置、内嵌式中央处理器、广角影像传感器、陀螺仪、声纳探测器、深度调节器、手持式操作显示屏和高性能存贮设备。所述内嵌式中央处理器安装在水下机器人主体内，所述GPS定位装置安装在水下机器人主体顶部，所述广角影像传感器、陀螺仪、声纳探测器组合安装在水下机器人主体前端，所述深度调节器安装在水下机器人主体后端。

进一步的，所述的GPS定位装置、广角影像传感器、陀螺仪、声纳探测器、深度调节器和手持式操作显示屏均与内嵌式中央处理器端口相连接。内嵌式中央处理器通过对应端口接收GPS定位装置、陀螺仪、声纳探测器的位置数据，手持式操作显示屏的参数设置数据和广角影像传感器的数字影像数据；并将这些数据输入导航线路优化分析模块、数据预处理模块和沉水植物盖度分析模块；最终将导航线路优化分析结果、数据预处理结果和盖度分析结果通过人机交互模块发送到手持式操作显示屏。

进一步的，所述的GPS定位装置包括一个可伸缩天线和防水连接件，可以根据水下机器人下潜的具体深度调节天线的长度。