一种大气甲烷含量的检测系统及方法

摘要

本申请实施例公开了一种大气甲烷含量的检测系统及方法。所述系统包括：背景装置，包括白板或用于装海水样品的容器；至少一个光源组件，所述光源组件设置在所述背景装置的一侧，用于提供光照，以使得光照照射在所述容器内水面的中心位置或所述白板的中心位置；竖管，设置在所述背景装置正上方，所述竖管的下端正对所述背景装置的中心位置，所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第一孔口与光谱探测装置连接；所述竖管的出气口与气压计连接；所述竖管的进气口通过三通管分别与真空泵和大气采样器连接。本申请实施例提供的技术方案，可以实现海域大尺度大气甲烷含量的快速检测。

权利要求

1.一种大气甲烷含量的检测系统，其特征在于，包括：背景装置，包括白板或用于装海水样品的容器；其中，所述容器顶部敞口；所述白板与所述容器内水面处于同一高度；

至少一个光源组件，所述光源组件设置在所述背景装置的一侧，用于提供光照，以使得光照照射在所述容器内水面的中心位置或所述白板的中心位置；

竖管，设置在所述背景装置正上方，所述竖管的下端正对所述背景装置的中心位置，所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第一孔口与光谱测量装置连接；所述竖管的出气口与气压计连接；所述竖管的进气口通过三通管分别与真空泵和大气采样器连接；其中，所述真空泵用于对所述竖管进行抽真空处理，以使得在所述大气采样器向所述竖管内注入大气样品或指定含量的甲烷之前，所述竖管内的压力保持在指定压力；所述气压计用于测量所述竖管内的压力；所述光谱测量装置用于测量所述背景装置为所述白板时所述竖管内的反射率光谱，以及测量所述背景装置为所述容器、且所述大气采样器向所述竖管内注入大气样品或指定含量的甲烷时所述竖管内的反射率光谱；其中，所述光谱测量装置包括光谱仪主机和光谱光谱仪探头；其中，所述光谱仪主机通过光纤与所述光谱仪探头连接；所述光谱仪探头设置在所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第一孔口内；所述容器的底部和外侧壁设置有第一遮光罩；以及所述竖管的外侧壁设置有第二遮光罩。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源组件包括光源和支架；其中，所述光源固定于所述支架上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：控制阀门，设置在所述三通管与所述真空泵之间；当所述真空泵对所述竖管进行抽真空处理时，所述控制阀门处于开启状态；当所述大气采样器向所述竖管内注入指定含量的甲烷时，所述控制阀门处于关闭状态。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：温度测量装置，包括温度计和温度计感应探头；所述温度测量装置用于测量所述竖管内的温度，以控制所述竖管内的温度处于恒定温度状态；其中，所述温度计与所述温度计感应探头连接，所述温度计感应探头设置在所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第二孔口内。

5.一种大气甲烷含量的检测方法，其特征在于，提供有目的区域的海水样品和大气样品，所述方法包括：

通过权利要求1～4中任意一项所述的大气甲烷含量的检测系统中的所述光谱测量装置，测量所述竖管内的背景反射率光谱、纯海水反射率光谱和多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱；其中，所述背景反射率光谱表示在所述背景装置为所述白板时通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述纯海水反射率光谱表示在所述背景装置为装有所述海水样品的容器、且通过所述大气采样器向所述竖管内注入的甲烷的含量为0时通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述指定甲烷含量对应的海水反射率光谱表示在所述背景装置为装有所述海水样品的容器、且通过所述大气采样器向所述竖管内注入的甲烷的含量为指定甲烷含量时，通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；

在所述背景装置为装有所述海水样品的容器时，通过所述大气采样器向所述竖管内注入所述大气样品，并通过所述光谱测量装置测量所述竖管内的大气样品对应的海水反射率光谱；

根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系；其中，所述甲烷谱段反射率值表示甲烷的特征吸收谱段对应的反射率值；

根据所述大气样品对应的海水反射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系，包括：

根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率光谱，并从所述目标反射率光谱中获取对应的甲烷谱段反射率值；

根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系，包括：

将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷谱段反射率值作为一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合处理，得到所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还提供有所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据；所述方法还包括：基于所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率光谱，并采用卫星传感器光谱响应函数，将所述目标反射率光谱转换为对应的卫星谱段反射率光谱，并从所述卫星谱段反射率光谱中获取甲烷卫星谱段反射率值；其中，所述甲烷卫星谱段反射率值表示所述卫星谱段反射率光谱中与甲烷相关联的卫星谱段对应的反射率值；

将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷卫星谱段反射率值作为一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合处理，得到所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系；

从所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据中获取所述目的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据；根据所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系，以及所述目的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据，确定所述目的区域对应的大气中甲烷含量分布数据。

说明书

一种大气甲烷含量的检测系统及方法

技术领域

[0001] 本申请涉及油气勘查技术领域，特别涉及一种大气甲烷含量的检测系统及方法。

背景技术

[0002] 甲烷是气田的主要成分，检测大气中甲烷的含量对于判断地下是否存在气田有重要意义。

[0003] 目前大气甲烷含量的检测方法主要是通过气相色谱等实验室方法，将大气样品采集到实验室，经过一定的处理程序实现大气甲烷含量的测定，比较费时费力，特别是当工区
位于海域，采样的难度和费用急剧增加。

发明内容

[0004] 本申请实施例的目的是提供一种大气甲烷含量的检测系统及方法，以实现海域大尺度大气甲烷含量的快速检测。

[0005] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种大气甲烷含量的检测系统及方法是这样实现的：

[0006] 一种大气甲烷含量的检测系统，包括：

[0007] 背景装置，包括白板或用于装海水样品的容器；其中，所述容器顶部敞口；所述白板与所述容器内水面处于同一高度；

[0008] 至少一个光源组件，所述光源组件设置在所述背景装置的一侧，用于提供光照，以使得光照照射在所述容器内水面的中心位置或所述白板的中心位置；

[0009] 竖管，设置在所述背景装置正上方，所述竖管的下端正对所述背景装置的中心位置，所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第一孔口与光谱探测装置连接；所述竖管的出
气口与气压计连接；所述竖管的进气口通过三通管分别与真空泵和大气采样器连接；其中，
所述真空泵用于对所述竖管进行抽真空处理，以使得在所述大气采样器向所述竖管内注入
大气样品或指定含量的甲烷之前，所述竖管内的压力保持在指定压力；所述气压计用于测
量所述竖管内的压力；所述光谱探测装置用于测量所述背景装置为所述白板时所述竖管内
的反射率光谱，以及测量所述背景装置为所述容器、且所述大气采样器向所述竖管内注入
大气样品或指定含量的甲烷时所述竖管内的反射率光谱。

[0010] 优选方案中，所述容器的底部和外侧壁设置有第一遮光罩；以及所述竖管的外侧壁设置有第二遮光罩。

[0011] 优选方案中，所述光谱测量装置包括光谱仪主机和光谱光谱仪探头；其中，所述光谱仪主机通过光纤与所述光谱仪探头连接；所述光谱仪探头设置在所述竖管的顶部敞口处
设置的密封塞的第一孔口内。

[0012] 优选方案中，所述光源组件包括光源和支架；其中，所述光源固定于所述支架上。

[0013] 优选方案中，所述系统还包括：

[0014] 控制阀门，设置在所述三通管与所述真空泵之间；当所述真空泵对所述竖管进行抽真空处理时，所述控制阀门处于开启状态；当所述大气采样器向所述竖管内注入指定含
量的甲烷时，所述控制阀门处于关闭状态。

[0015] 优选方案中，所述系统还包括：

[0016] 温度测量装置，包括温度计和温度计感应探头；所述温度测量装置用于测量所述竖管内的温度，以控制所述竖管内的温度处于恒定温度状态；其中，所述温度计与所述温度
计感应探头连接，所述温度计感应探头设置在所述竖管的顶部敞口处设置的密封塞的第二
孔口内。

[0017] 一种大气甲烷含量的检测方法，提供有目的区域的海水样品和大气样品，所述方法包括：

[0018] 通过所述光谱测量装置，测量所述竖管内的背景反射率光谱、纯海水反射率光谱和多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱；其中，所述背景反射率光谱表示在所述
背景装置为所述白板时通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述纯海水反射率光谱
表示在所述背景装置为装有所述海水样品的容器、且通过所述大气采样器向所述竖管内注
入的甲烷的含量为0时通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述指定甲烷含量对应
的海水反射率光谱表示在所述背景装置为装有所述海水样品的容器、且通过所述大气采样
器向所述竖管内注入的甲烷的含量为指定甲烷含量时，通过所述光谱测量装置测量的反射
率光谱；

[0019] 在所述背景装置为装有所述海水样品的容器时，通过所述大气采样器向所述竖管内注入所述大气样品，并通过所述光谱测量装置测量所述竖管内的大气样品对应的海水反
射率光谱；

[0020] 根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系；其中，所述甲烷谱
段反射率值表示甲烷的特征吸收谱段对应的反射率值；

[0021] 根据所述大气样品对应的海水反射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含量。

[0022] 优选方案中，所述根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关
系，包括：

[0023] 根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率光谱，并从所
述目标反射率光谱中获取对应的甲烷谱段反射率值；

[0024] 根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系。

[0025] 优选方案中，所述根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系，包括：

[0026] 将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷谱段反射率值作为一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合处理，
得到所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系。

[0027] 优选方案中，所述方法还提供有所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据；所述方法还包括：

[0028] 基于所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率光谱，并采用
卫星传感器光谱响应函数，将所述目标反射率光谱转换为对应的卫星谱段反射率光谱，并
从所述卫星谱段反射率光谱中获取甲烷卫星谱段反射率值；其中，所述甲烷卫星谱段反射
率值表示所述卫星谱段反射率光谱中与甲烷相关联的卫星谱段对应的反射率值；

[0029] 将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷卫星谱段反射率值作为一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合处
理，得到所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系；

[0030] 从所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据中获取所述目的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据；根据所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系，以及所述目
的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据，确定所述目的区域对应的大气中甲烷含量分布数
据。

[0031] 由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的大气甲烷含量的检测系统及方法，可以通过所述光谱测量装置，测量所述竖管内的背景反射率光谱、纯海水
反射率光谱和多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，以及大气样品对应的海水反
射率光谱；可以根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含
量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系；可以根据
所述大气样品对应的海水反射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含
量。如此，采用本申请实施例提供的系统及方法可以实现海域大尺度大气甲烷含量的快速
检测。

附图说明

[0032] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0033] 图1是本申请大气甲烷含量的检测系统实施例的组成结构示意图；

[0034] 图2是本申请一种大气甲烷含量的检测方法的流程图；

[0035] 图3是本申请实施例中甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系的示意图。

具体实施方式

[0036] 本申请实施例提供一种大气甲烷含量的检测系统及方法。

[0037] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护
的范围。

[0038] 图1是本申请大气甲烷含量的检测系统实施例的组成结构示意图。如图1所示，所述大气甲烷含量的检测系统可以包括：背景装置、至少一个光源组件2、竖管3、光谱探测装
置4、气压计5、真空泵6和大气采样器。所述背景装置可以包括白板或用于装海水样品的容
器1。其中，所述容器1顶部敞口。所述白板与所述容器1内水面处于同一高度。所述光源组件
2设置在所述背景装置的一侧，可以用于提供光照，以使得光照照射在所述容器1内水面的
中心位置或所述白板的中心位置。所述竖管3可以设置在所述背景装置正上方，所述竖管3
的下端正对所述背景装置的中心位置，所述竖管3的顶部敞口处设置的密封塞31的第一孔
口与光谱探测装置4连接。所述竖管3的出气口32与气压计5连接。所述竖管3的进气口33通
过三通管7分别与真空泵6和大气采样器连接。其中，所述真空泵6可以用于对所述竖管3进
行抽真空处理，以使得在所述大气采样器向所述竖管3内注入大气样品或指定含量的甲烷
之前，所述竖管3内的压力保持在指定压力。所述气压计5可以用于测量所述竖管3内的压
力。所述光谱探测装置4可以用于测量所述背景装置为所述白板时所述竖管内的反射率光
谱，以及测量所述背景装置为所述容器1、且所述大气采样器向所述竖管3内注入大气样品
或指定含量的甲烷时所述竖管3内的反射率光谱。其中，所述指定压力可以为0个大气压以
下。

[0039] 在本实施方式中，所述容器1的底部和外侧壁设置有第一遮光罩11，所述竖管3的外侧壁设置有第二遮光罩34，以使得所述光谱测量装置4仅探测到所述背景装置反射的光
线，避免其他路径的光线干扰。在实际应用过程中，可以优选黑色消光布作为所述第一遮光
罩11，以及优选锡箔纸作为所述遮光罩34。

[0040] 在本实施方式中，所述竖管3具体可以为石英玻璃管。

[0041] 在本实施方式中，所述密封塞31具体可以为胶塞。

[0042] 在本实施方式中，所述光谱测量装置4可以包括光谱仪主机41和光谱光谱仪探头42。其中，所述光谱仪主机41通过光纤与所述光谱仪探头42连接。所述光谱仪探头42设置在
所述竖管3的顶部敞口处设置的密封塞31的第一孔口内。

[0043] 在本实施方式中，所述光源组件2的数量可以是一个，也可以是两个以上。所述光源组件2可以包括光源21和支架22。其中，所述光源21固定于所述支架22上。在实际应用过
程中，可以优选石英卤素灯作为所述光源21，以及可以优选金属三脚架作为所述支架22。

[0044] 在本实施方式中，所述三通管7具体可以为金属三通管。所述三通管7的顶部胶塞密封口为所述三通管7的进气口，所述三通管7两侧端口通过软管分别与所述竖管3的进气
口33和所述真空泵6连接。

[0045] 在一个实施方式中，所述大气甲烷含量的检测系统还可以包括控制阀门8。所述控制阀门8设置在所述三通管7与所述真空泵6之间。当所述真空泵6对所述竖管3进行抽真空
处理时，所述控制阀门8处于开启状态。当所述大气采样器向所述竖管3内注入指定含量的
甲烷时，所述控制阀门8处于关闭状态。

[0046] 在本实施方式中，所述大气甲烷含量的检测系统还可以包括温度测量装置9。所述温度测量装置9可以包括温度计91和温度计感应探头92。所述温度测量装置9可以用于测量
所述竖管内的温度，以控制所述竖管3内的温度处于恒定温度状态，从而避免温度变化造成
的干扰。其中，所述温度计91与所述温度计感应探头92连接，所述温度计感应探头92设置在
所述竖管3的顶部敞口处设置的密封塞31的第二孔口内。

[0047] 在本申请实施例中，首先，可以将所述白板作为所述背景装置，同时所述竖管3内未注入甲烷，可以通过所述光谱测量装置4测量此时所述竖管3内的反射率光谱，即所述背
景反射率光谱。然后，移出所述白板，并将所述容器1作为所述背景装置以及向所述容器1内
注入目的区域的海水样品，同时所述竖管3内未注入甲烷，可以通过所述光谱测量装置4测
量此时所述竖管3内的反射率光谱，即所述纯海水反射率光谱。最后，此时打开所述控制阀
门8，启动所述真空泵6，将所述竖管3抽成真空，关闭所述控制阀门8，保持所述气压计5显示
的气压为0个大气压以下。接着通过所述大气采集器通过所述三通管7顶部的进气口向所述
竖管3内注入1mL的纯甲烷气体，注入完甲烷之后，再通过所述大气采集器通过所述三通管7
顶部的进气口向所述竖管3内注入大气，直到所述气压计5显示的压力为1个大气压为止，5
分钟后，通过所述光谱测量装置4测量此时所述竖管3内的反射率光谱，即含量为1/220的甲
烷对应的海水反射率光谱。其中，所述竖管3的容量为220mL。

[0048] 接着可以打开所述控制阀门8，启动所述真空泵6，将所述竖管3抽成真空，关闭所述控制阀门8，保持所述气压计5显示的气压为0个大气压以下，通过所述大气采集器通过所
述三通管7顶部的进气口向所述竖管3内注入2mL的纯甲烷气体，注入完甲烷之后，再通过所
述大气采集器通过所述三通管7顶部的进气口向所述竖管3内注入大气，直到所述气压计5
显示的压力为1个大气压为止，5分钟后，通过所述光谱测量装置4测量此时所述竖管3内的
反射率光谱，即含量为2/220的甲烷对应的海水反射率光谱。如此，重复此过程，还可以向所
述竖管3内注入其他指定含量的纯甲烷气体，从而可以测得含量为其他含量的甲烷对应的
海水反射率光谱。例如，可以继续测量含量为3/220、4/220、5/220、6/220、7/220、…、210/
220的甲烷对应的海水反射率光谱。从而，根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光
谱和多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，可以建立甲烷含量与甲烷谱段反射率
值的关联关系。还可以重复此过程，向所述竖管3内注入目的区域的大气样品，测得大气样
品对应的海水反射率光谱。最后根据大气样品对应的海水反射率光谱，以及甲烷含量与甲
烷谱段反射率值的关联关系，获得目的区域的大气样品中的甲烷含量。如此，通过所建立的
甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系，以及采用本申请实施例提供的大气甲烷含量的
检测系统，可以实现海域大尺度大气甲烷含量的快速检测。

[0049] 本申请实施例还提供了一种大气甲烷含量的检测方法。所述大气甲烷含量的检测方法提供有目的区域的海水样品和大气样品。图2是本申请一种大气甲烷含量的检测方法
的流程图。如图2所示，所述大气甲烷含量的检测方法，包括以下步骤。

[0050] 步骤S101：通过所述光谱测量装置，测量所述竖管内的背景反射率光谱、纯海水反射率光谱和多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱。

[0051] 在本实施方式中，所述背景反射率光谱表示在所述背景装置为所述白板时通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述纯海水反射率光谱表示在所述背景装置为装有所
述海水样品的容器、且通过所述大气采样器向所述竖管内注入的甲烷的含量为0时通过所
述光谱测量装置测量的反射率光谱；所述指定甲烷含量对应的海水反射率光谱表示在所述
背景装置为装有所述海水样品的容器、且通过所述大气采样器向所述竖管内注入的甲烷的
含量为指定甲烷含量时，通过所述光谱测量装置测量的反射率光谱。

[0052] 在本实施方式中，根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关
系，具体可以包括，可以根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定
甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率
光谱，并从所述目标反射率光谱中获取对应的甲烷谱段反射率值。其中，所述目标反射率光
谱表示从指定甲烷含量对应的海水反射率光谱中去除所述背景反射率光谱和所述纯海水
反射率光谱影响后的反射率光谱。可以根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲
烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关
系。

[0053] 在本实施方式中，所述指定甲烷含量可以取值为1/220、2/220、3/220、4/220、5/220、6/220、7/220、…、210/220等。

[0054] 步骤S102：在所述背景装置为装有所述海水样品的容器时，通过所述大气采样器向所述竖管内注入所述大气样品，并通过所述光谱测量装置测量所述竖管内的大气样品对
应的海水反射率光谱。

[0055] 在本实施方式中，可以在所述背景装置为装有所述海水样品的容器时，通过所述大气采样器向所述竖管内注入所述大气样品，并通过所述光谱测量装置测量所述竖管内的
大气样品对应的海水反射率光谱。

[0056] 步骤S103：根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系；其中，
所述甲烷谱段反射率值表示甲烷的特征吸收谱段对应的反射率值。

[0057] 在本实施方式中，根据所述多个指定甲烷含量，以及所述多个指定甲烷含量分别对应的甲烷谱段反射率值，确定所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系，具体可以
包括，可以将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷谱段反射率值作为
一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合处理，
得到所述甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系。其中，所述甲烷谱段反射率值表示甲
烷的特征吸收谱段对应的反射率值。

[0058] 步骤S104：根据所述大气样品对应的海水反射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含量。

[0059] 在本实施方式中，根据所述大气样品对应的海水反射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含量，具体可以包括，根据所述背景反射率光谱、所述纯海水反
射率光谱和所述大气样品对应的海水反射率光谱，确定所述大气样品对应的目标反射率光
谱，并从所述大气样品对应的目标反射率光谱中获取所述大气样品对应的甲烷谱段反射率
值。将所述大气样品对应的甲烷谱段反射率值代入所述关联关系中，可以确定所述大气样
品中的甲烷含量。

[0060] 在一个实施方式中，所述大气甲烷含量的检测方法还可以提供有所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据。所述大气甲烷含量的检测方法还可以包括以下步骤：

[0061] (1)基于所述背景反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光谱，确定所述多个指定甲烷含量分别对应的目标反射率光谱，并
采用卫星传感器光谱响应函数，将所述目标反射率光谱转换为对应的卫星谱段反射率光
谱，并从所述卫星谱段反射率光谱中获取甲烷卫星谱段反射率值。其中，所述甲烷卫星谱段
反射率值表示所述卫星谱段反射率光谱中与甲烷相关联的卫星谱段对应的反射率值。

[0062] (2)将所述多个指定甲烷含量中一个指定甲烷含量与对应的甲烷卫星谱段反射率值作为一个数据点，采用线性拟合的方法对多个指定甲烷含量对应的多个数据点进行拟合
处理，得到所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系。

[0063] (3)从所述目的区域的卫星谱段反射率光谱数据中获取所述目的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据；根据所述甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系，以及所述
目的区域的甲烷卫星谱段反射率分布数据，确定所述目的区域对应的大气中甲烷含量分布
数据。

[0064] 在本实施方式中，针对不同的卫星传感器，例如，TM、ASTER、Worldview-3等卫星传感器，可以选择对应的卫星传感器光谱响应函数。其中，采用TM传感器对应的卫星传感器光
谱响应函数转换得到对应的卫星谱段反射率光谱中，TM波段5和TM波段7均可以作为甲烷对
应的特征吸收谱段。

[0065] 例如，图3是本申请实施例中甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联关系的示意图。图3是以渤海某海域的海水为所述容器1中海水样品，建立的甲烷含量与甲烷卫星谱
段反射率值的关联模型。图3中的横坐标和纵坐标分别为反射率值和甲烷含量。其中，该区
域的卫星谱段反射率光谱数据由TM传感器获得。可以从该区域的卫星谱段反射率光谱数据
中所获取的甲烷卫星谱段反射率分布数据为TM波段7的反射率分布数据。从图3中可以看
出，当甲烷含量大于0.02时，大气甲烷含量与TM波段7反射率值有较好的线性关系。如此，通
过所建立的甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联，仅需获取目的海域的卫星谱段反射
率光谱数据，便可以快速得到目的海域的卫星谱段反射率光谱数据所覆盖的范围内的大气
甲烷含量分布数据。

[0066] 综上可见，本申请实施例提供的大气甲烷含量的检测系统及方法，可以通过所述光谱测量装置，测量所述竖管内的背景反射率光谱、纯海水反射率光谱和多个指定甲烷含
量分别对应的海水反射率光谱，以及大气样品对应的海水反射率光谱；可以根据所述背景
反射率光谱、所述纯海水反射率光谱和所述多个指定甲烷含量分别对应的海水反射率光
谱，确定甲烷含量与甲烷谱段反射率值的关联关系；可以根据所述大气样品对应的海水反
射率光谱，以及所述关联关系，确定所述大气样品中的甲烷含量。不仅如此，还可以通过所
建立的甲烷含量与甲烷卫星谱段反射率值的关联，仅需获取目的海域的卫星谱段反射率光
谱数据，便可以快速得到目的海域的卫星谱段反射率光谱数据所覆盖的范围内的大气甲烷
含量分布数据。如此，采用本申请实施例提供的大气甲烷含量的检测系统及方法可以实现
海域大尺度大气甲烷含量的快速检测。

[0067] 以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申
请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包
含在本申请的保护范围之内。