法国HYDROPTIC公司——UVP6-HF高频型水下视觉剖面仪

UVP6-HF 高频型水下视觉剖面仪

Underwater Vision Profiler UVP6-HF

在已知水体体积内原位成像，计数并测量大于 80 μm 的颗粒，同步留存大于 700 μm 的聚集体与浮游动物图像——面向 CTD 采水器、AUV 等高速平台。

图1　UVP6-HF 高频型水下视觉剖面仪（Underwater Vision Profiler UVP6-HF）

设备特点

●　基于 CNRS 专利的水下原位成像技术，与 UVP5 系列跨代互标定；

●　在 0.65 L 已知水体体积内，原位计数并测量大于 80 μm 的颗粒；

●　同步记录大于 700 μm 的聚集体与浮游动物图像，供 EcoTaxa / EcoPart 分类；

●　图像采集频率可达 20 Hz，支持大于 1 m/s 的拖曳与剖面速度；

●　单帧 500 万像素（像素当量 73 × 73 μm），成像视场 180 × 151 mm；

●　工作深度 6000 m，钛合金、玻璃与 POM 结构；

●　机载实时图像处理，数据存储容量可扩展至 1 TB；

●　提供 CTD 采水器（rosette）专用连接件，亦有独立的耐撞保护笼方案。

设备介绍

UVP6-HF 是 HYDROPTIC 依据法国国家科学研究中心（CNRS）专利制造的水下视觉剖面仪（Underwater Vision Profiler，UVP）。它是一种成像传感器，用于在已知水体体积内对原位颗粒进行计数与粒径测量，并采集较大聚集体与浮游动物的图像，供后续分类使用。

型号中的 HF 代表高频（High Frequency）。相比低功耗版本 UVP6-LP，HF 版的图像采集频率高得多，可在大于 1 m/s 的速度下工作，因而适配 CTD 采水器、AUV 等高速平台；需要长期、低功耗布放的场景则可选用 UVP6-LP。

工作原理上，仪器在相机前方一段固定距离处以准直的红色闪光照明水体，只对焦平面内的物体成像，单帧照亮的采样体积为 0.65 L（视场 180 × 151 mm）。图像经机载实时处理后输出颗粒的粒径谱与丰度，同时保存个体与聚集体的图像切片，交由 EcoTaxa 平台进行可视化分类、由 EcoPart 平台归档和获取 UVP 数据。

配套软件覆盖从配置到归档的完整链路：UVPapp 用于设置、操控与获取数据；UVPdb 保存仪器从出厂到互标定的全部设置与历史；EcoPart 汇总 UVP5 / UVP6 的剖面与时序数据；EcoTaxa 承载颗粒与浮游生物图像，支持人工标注与机器学习分类。UVP6-HF 的数据与 UVP5std、UVP5hd 体系互标定，可与既有历史资料直接比对。

核心技术亮点

技术参数

系统组成与选配

标准配置

●　UVP6-HF 主机（相机与闪射照明单元）

●　UVPapp 配置与数据获取软件

●　UVPdb / EcoPart / EcoTaxa 数据链接入

可选配置

●　CTD 采水器（rosette）专用连接件

●　独立的耐撞保护笼（cage），适配自由下潜布放

●　0.1% 精度压力传感器

●　电池与自主供电单元（约 10 h 自主运行）

●　以太网获取线缆与接插件

应用领域

●　浮游动物与颗粒物丰度、粒径谱的原位剖面观测；

●　颗粒有机碳（POC）输出通量与生物碳泵研究；

●　海雪、聚集体与浮游生物群落结构调查；

●　CTD 采水器走航剖面、AUV 与滑翔机平台观测；

●　海底有缆观测站与长期锚系的颗粒物时序监测。

应用应用

应用1｜东北大西洋 APERO 航次：与漂流沉积物捕获器配对，标定 POC 输出通量

2023 年 6—7 月，APERO 航次在东北大西洋波丘派恩深海平原（PAP-SO）观测站海域实施，UVP6 搭载于 CTD 采水器，在多日“超级站”同步采集颗粒粒径谱剖面，并与漂流沉积物捕获器的通量测量配对，用于把 UVP6 观测的颗粒谱标定、换算为 POC 输出通量。

图2　APERO 航次中 UVP6 在多平台上的部署（照片：该航次记录）

来源：Chevillon et al., Journal of Geophysical Research: Oceans, 2025，DOI 10.1029/2025JC023403

应用2｜澳大利亚以南 SOLACE 航次：开阔大洋的浮游生物与海雪成像

在 2020 年 12 月澳大利亚以南的 SOLACE 航次中，UVP6-HF 采集到大量清晰的浮游生物与碎屑图像，涵盖水母、桡足类、根足虫、海雪颗粒、住囊虫“房”、毛颚类、翼足类与浮游多毛类等类群，用于验证高频版在开阔大洋的原位成像能力与图像分辨率。

图3　原位采集的浮游生物与颗粒物图像示例

来源：Picheral et al., Limnology and Oceanography: Methods, 2022，DOI 10.1002/lom3.10475

应用3｜《Nature》2016：全球海洋巨型原生动物生物量的定量

2016 年，法国索邦大学罗斯科夫生物站、维尔弗朗什海洋观察站与德国 GEOMAR 亥姆霍兹海洋研究中心等机构组成的国际团队，汇总 UVP 系列搭载于 CTD 采水器所获的全球调查数据，覆盖 Tara Oceans 环球航次及 BOUM、CCE-LTER、KEOPS2、LOHAFEX 等航次计划，共处理近 180 万张原位图像、848 个站位，定量给出了脆弱巨型单细胞原生生物——根足类（Rhizaria）的全球生物量分布。结果表明，在表层 500 m 内，根足类占全部大于 600 μm 浮游动物碳生物量的 33%；表层 200 m 内碳储量约 0.089 Pg，约占全球海洋生物碳库的 5.2%。在贫营养热带大洋，其生物量与其余中型浮游动物相当——这一分量此前因网采破坏而完全未被计入。本次调查由 UVP 系列完成，UVP6-HF 与该系列跨代互标定，可直接接续其历史观测。

图4　全球 848 个站位的根足类（Rhizaria）对大于 600 μm 浮游动物碳生物量的贡献

来源：Biard et al., Nature, 2016，DOI 10.1038/nature17652

应用4｜《Nature Geoscience》2017：赤道“海洋雪”的三洋同步观测

2017 年，德国 GEOMAR 基尔亥姆霍兹海洋研究中心牵头，联合法国索邦大学维尔弗朗什海洋学实验室（LOV）等机构，在赤道大西洋、太平洋与印度洋开展大范围原位颗粒成像，揭示赤道“海洋雪”的沉降由生物过程与物理过程共同塑造：300—600 m 深处存在由昼夜垂直迁移浮游动物粪粒排放维持的颗粒极大值；受 2°N 与 2°S 深层东向急流的辐聚聚焦，赤道带（1°S—1°N）1 000—4 000 m 的颗粒有机碳通量可达赤道外海域的 3 倍。研究还发现，3 000 m 深处的通量由直径小于 0.53 mm 的颗粒主导，且快速颗粒的碳输出具有很强的区域性。

图5　赤道太平洋与大西洋各断面的颗粒浓度分布

来源：Kiko et al., Nature Geoscience, 2017，DOI 10.1038/ngeo3042

产品图集

图6　独立耐撞保护笼布放方案（适配自由下潜）