拉曼后向散射在海面检测及海面与陆地区分中的应用

给出了光散射、后向散射以及拉曼后向散射等基本概念，推导了后向散射截面与后向散射微分截面的基本关系，以及散射微分截面的计算公式。同时还得出了振动拉曼散射、振动一转动拉曼散射、转动拉曼散射、瑞利散射之间的关系。提出了利用647nm红光的拉曼后向散射检测海面以及区分海面与陆地的方法，可以有效地提高机载激光海洋测深的精度。     

海水中矿物质颗粒吸收和散射特性Mie理论分析

利用Mie理论模型对不同粒径分布和复折射率的矿物质颗粒吸收和散射特性进行了模拟计算.颗粒的衰减和散射效率随着参数ρ的增大呈现出振幅依次减小的一系列有规则的振荡变化,而吸收效率则随着ρ的增加而增大;随着颗粒吸收性的增强,散射效率和吸收效率随着ρ的增大最终都将趋近极限值1.对于矿物质颗粒群,颗粒群的粒度分布变化对散射和后向散射特性影响很大,小粒径粒子对散射和后向散射的贡献比较大;折射率实部以及虚部变化对散射特性均有影响,颗粒的吸收性越强,则散射会相应地减弱;粒度分布以及折射率虚部对吸收系数也存在较大的影响,但是折射率实部对吸收系数的影响不大.     

大亚湾水体后向散射比率的光谱变化

采用2007年5月大亚湾浮标定点航次采集的生物-光学数据, 分析了大亚湾水体后向散射比率的光谱变化及其影响因素。分析结果表明, 660nm处后向散射比率变化范围在0.0040—0.0245之间, 均值为0.0082±0.0032, 实测后向散射比率光谱波段间的相对变化不超过15%; 颗粒后向散射比率随着叶绿素a浓度增加呈减小的趋势, 高叶绿素浓度显著对应较低的后向散射比率; 粒径是影响大亚湾水体后向散射比率的重要因素之一, 随着水体中Junge粒级斜率的增大, 颗粒后向散射比率显著增大; 折射率的变化也对后向散射比率产生一定影响, 类似的水体粒径分布情况下, 浮游植物与非藻类物质相对贡献的变化将导致折射率的明显变化, 并将主导水体后向散射比率的变化。     

随机介质的声散射(Ⅰ)——广义Born近似反演

运用泛函微分方法给出弱随机介质中散射问题的散射幅度Ｂｏｒｎ近似的推广形式。讨论了关于阻尼最小二乘法反演介质参数的各价相关函数的方法,并讨论具有有限支集势函数扰动的逆问题的唯一性,其结果对运用Ｎｅｗｔｏｎ法等数值方法有实际意义。     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

降低干扰和噪声对水中声反向散射信号影响的若干对策

声遥测水中悬浮粒子（如泥沙）的反向散射强度,可反演获得粒子浓度。可是,遥测系统对采样体积采集的声反向散射,除了粒子的散射信号外,还包含附加的干扰和噪声。本文探讨采集悬浮粒子声反向散射信号时,如何降低干扰源和噪声源对其影响的若干对策。     

几种粗糙散射理论对海面中频后向声散射的有效性研究

不同粗糙散射理论由于均采用了一定的近似方法,只在特定条件下才具有较好的预测准确性。本文采用PM海浪谱模型,利用积分方程法研究了几种常用粗糙散射理论对海面中频1～20 kHz后向声散射的有效性。仿真结果表明,中频频段相干散射一般远低于非相干散射,平均低约20 dB。四阶小粗糙微扰近似和小斜率近似的预测准确性最好,在频率15 kHz风速小于10 m/s的情况下,24°以上中高掠射角范围的小斜率近似和9°～64°掠射角范围的四阶小粗糙微扰近似的预测误差不超过2 dB。二阶小粗糙微扰近似整体预测精度偏低,特别是在小于20°的小掠射角和大于60°的大掠射角范围。掠射角80°以上的近垂直入射时,小粗糙微扰理论的预测结果偏高,相反Kirchhoff近似只在近垂直入射时才具有较好的准确性,中小掠射角的预测结果偏高。海上测量结果也验证了上述结论。     

具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射

本文用迭代法求解离散球形粒子的矢量辐射传输方程和随机粗糙界面的边界条件,得到了强风驱使下产生泡沫白帽散射粒子的双尺度随机粗糙海面模型的后向散射.利用修正的Cox和Munk的海面大尺度起伏概率密度函数和Pierson的海面波高谱,得到了后向散射的数值结果,定量地给出了后向散射和风场大小、方向、视角、极化等特征参数之间的函数关系,并与实验数据进行了很好的比较和讨论.     

全自动水下光散射仪的研制

海水对光的散射是比较复杂的,这是因为不仅海水本身对光产生散射,其中悬浮的粒子也引起散射。海水本身散射较有规律性,变化也不大,但各种粒子的散射规律复杂,且随粒子性质、大小、数量的不同而有很大变化。由于各海区的海水成分不同,所含有的悬浮粒子的组成、大小、浓度不同,并且随着时间而变化,因此海水对光的散射是随海区和时间而变化的。敌有必要对各海区的光散射特性作调查测量。     

海洋微生物偏振光散射的双组分模型

光学散射方法被广泛用于获取海洋微生物的形态和浓度信息.通过测量散射光的空间分布可以测量海洋微生物的形态和浓度;而最近发现,散射光的偏振特征却对细胞内部亚微米级散射颗粒更加敏感.把海洋微生物等效为粒径远大于入射波长的“米氏”粒子和远小于入射波长的“瑞利”粒子的混合体,以两种不同粒径的实心球作为微生物偏振光散射模型.利用蒙...