黄东海海区悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的空间分布规律研究

悬浮颗粒物在海洋光学特性中扮演着重要角色,后向散射系数是水色遥感反演中最主要的基础参数之一,因此对于悬浮颗粒物后向散射系数的研究具有重要意义。利用2003年4月黄东海春季航次测量的吸收、衰减和后向散射数据,研究该区域悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的光谱特征以及空间分布规律。研究结果表明颗粒物后向散射系数光谱呈指数衰减且在垂直方向上与深度正相关;后向散射比的光谱具有波段特征;由于近岸颗粒物浓度大、粒径小,远岸颗粒物浓度小、粒径大以及湍流扰动的影响,导致后向散射系数和后向散射比呈现出在近岸海域较大而在远岸海域较小的空间分布规律。     

黄东海春季水体后向散射系数的经验模型研究

水体后向散射系数的反演模型研究是 II类水体生物 -光学算法开发的重要组成部分。通过对 2 0 0 3年 4月黄东海试验获得的水面之下遥感反射率 rrs (λ)和后向散射系数 bb (λ)的分析 ,以 bb (4 1 2 )为中间变量 ,根据水体后向散射系数的光谱特点 ,统计获得了 rrs (λ)反演的统计模型。从整体反演的效果可见 ,该模型在试验水域可使 73%的样品反演相对偏差控制在± 30 %之内 ,且多集中于± 1 0 %之内     

水体颗粒后向散射系数测量一致性对比实验研究

颗粒后向散射系数是水体最重要的固有光学参量之一,也是海洋水色卫星遥感的核心参数。现场准确测量水体颗粒后向散射数据,对于水色遥感模型构建以及水色遥感产品真实性检验至关重要。本文针对常用的3种水体颗粒后向散射系数原位测量仪(HydroScat6,VSF3和BB9),通过比测实验,对三者测量结果的一致性进行了比较分析。结果表明,在清洁水体中3种仪器对颗粒后向散射系数测量具有较好的一致性;但在浑浊水体中,HydroScat6和BB9测量值会比VSF3高,三者偏差显著增大。同时,数值模拟和实验结果均表明,颗粒形状会对测量结果产生影响,3种仪器对球形颗粒的后向散射系数测量结果的一致性显著好于野外颗粒结果。     

水体后向散射系数校正方法研究

后向散射系数是水色反演半分析模型的重要参数,后向散射系数的测量与分析是固有光学测量与分析的重要组成部分。为了更准确的获得后向散射系数数据,根据不同的实际测量情况提出了两种后向散射系数数据的校正方法,即利用散射与后向散射系数模型计算的散射系数替代法和实测数据替代法。结果表明这两种方法在比传统的数据校正方法有明显的优势,是一种符合水体剖面固有光学特性规律的数据校正方法。     

两种水体后向散射系数测量方法的比较研究

水体后向散射系数的测量方法是固有光学量中的一个难点和待完善部分.以2010年9月蓬莱航次获得的实验数据为例,比较分析了分光光度计测量水体后向散射系数与水体后向散射系数测量仪HvdroScat-6测量法的实测结果,结果表明两者所测结果在蓝绿光波段有较好的一致性.     

北部湾后向散射系数的时空分布与变化分析

后向散射系数是固有光学量中散射系数的重要组成部分,在海洋水色遥感反演中具有重要的作用。本文对比分析了北部湾2017年冬季和2018年夏季41个站位点所测得的数据,得到后向散射系数的空间分布以及后向散射系数与悬浮泥沙之间的关系,主要获得如下结论:(1)后向散射系数光谱曲线呈现平缓减少趋势,各个波段的后向散射系数的光谱模型呈乘幂形式;(2)北部湾后向散射系数空间分布特征受潮汐洋流的控制,表现为近岸高值、离岸低值的特征,与黄海、东海等海域后向散射系数空间分布相类似,而且冬季高值区域分布比夏季大;(3)后向散射系数与悬浮泥沙质量浓度相关性较好,其判定系数R²=0.69,可建立与悬浮泥沙质量浓度的关系模型。     

基于FTF/T-R法的水体后向散射系数测量方法研究

文章给出了一种利用FTF/T-R方法的操作原理并结合算法获得水体悬浮颗粒物后向散射系数的方法.通过该方法对藻类样品和悬浮泥沙样品的后向散射系数进行测量,样品的转移效率超过92.2％,悬浮泥沙样品后向散射系数光谱曲线呈现幂指数曲线特征.利用该方法对标准颗粒物进行测量,其实际测量值与理论计算值的对比结果显示:380～480nm波长范围内,两者的相对标准偏差为21％,480～565nm两者的相对标准偏差为9.7％,565～680nm实测值大于理论值,证明该方法对于测量水体后向散射系数是一种可行的方法.     

基于多极化后向散射系数的海洋悬浮物反演研究

以珠江口东岸香港海域为研究对象,准同步获取实测悬浮物浓度和Radarsat-2影像数据.对影像进行滤波处理和掩模处理后,利用Radarsat-2四种极化下的后向散射系数建立悬浮物浓度单极化回归模型;通过多极化后向散射系数构造多个遥感参数,运用相关性分析得到4个敏感因子,建立悬浮物浓度多极化回归模型.最终得到研究区域悬浮物浓度的反演模型为:SSC=11.08+0.06(HH+VV)-0.002(HH+VV)2,R2=0.84,其中SSC为悬浮物浓度,HH和W为该极化下的后向散射系数,R2为决定系数.研究表明:HH和W极化的后向散射系数之和对研究区域悬浮物反演最为敏感,得到的反演模型能较好预测海洋悬浮物的分布情况.     

QuikSCAT风矢量快速反演的后向散射系数预处理算法

根据QuikSCAT的工作特点,提出了一种通过对QuikSCAT风矢量单元后向散射系数进行预处理,从而提高反演效率的快速算法.预处理算法将每个风矢量单元对应的后向散射系数按测量几何关系分为外波束前视、内波束前视、内波束后视、外波束后视观测4组,取每组后向散射系数平均值作为对应组的测量结果,再将作分组平均处理后的后向散射系数代入反演流程中,使得求目标函数值步骤中搜索查找表的次数减少到4次.与JPL业务化运行所选用的算法相比较,快速算法仅以损失少量风向信息为代价,将风矢量反演所需计算量减少到原来的1/3,极大地提高了运算效率,缩短了风矢量反演所需的时间,可为应对突发灾难性天气等特殊情况争时间.     

琼东水体后向散射系数与浮游植物生物量的关系模型*

海洋中光后向散射系数的变化包含了浮游植物生物量的信息, 可应用于卫星遥感和光学剖面观测平台获取海洋中大时空尺度-高分辨率剖面的浮游植物生物量变化特征。本文选取了琼东上升流影响下生物—光学变异性较为显著的海域, 基于2013年航次实测数据, 建立了颗粒物后向散射系数(b_bp)与叶绿素a浓度(Chl a)间的区域性关系模型。模型假定颗粒物后向散射系数由不随叶绿素浓度变化的固定背景值, 以及较大粒级(>2μm)和pico级(微微型, <2μm)两类浮游植物的后向散射贡献累加所得。采集的数据集进行了模型检验, 结果表明, 模型能很好地模拟琼东海域水体的b_bp与Chl a间的变化趋势, 性能优于常用的幂函数关系模型, 尤其在低叶绿素浓度范围, 很好地解决幂函数显著低估的现象; 琼东海域的b_bp和Chl a关系存在显著的水层变化, 底层后向散射固定背景值显著高于上层水体背景值, 表明底层受上升流的影响, 水体中不随Chl a共变的颗粒物浓度增大, 其后向散射相应增强; 叶绿素最大层的后向散射固定背景值显著低于上层其他水体的固定背景值, 后向散射固定背景值的贡献百分比约为21%~35%; 随着叶绿素浓度增大, 较大粒级的浮游植物对颗粒物后向散射系数的贡献也显著增大, 可达到50%以上, pico级浮游植物贡献稳定在40%附近。本研究的结果将为琼东海域浮游植物生物量的光学遥感、生物地球化学过程研究提供更为精确的区域性模型和基础支撑数据。     

水体吸收衰减系数测量仪定标技术

水体吸收衰减系数是水色遥感的重要参数,其现场准确测量的关键是测试仪器的严格定标.文章将围绕美国Wetlabs公司生产的水体吸收衰减系数测量仪AC9（Absorption and Attenuation Meter）的定标技术,以及定标中的注意事项进行阐述.     

Spectral modelling of wave energy converters

A spectral model suitable for the representation of wave energy converters is developed. A spectral model is an extension of a frequency-domain model that allows inclusion of non-linear forces and thereby provides improved estimates of wave energy converter performance, without the high computational cost of a time-domain model. The suitability and accuracy of a spectral model representation is demonstrated for a flap-type wave energy converter, by modelling the effect of vortex shedding and large amplitudes of motion. The development of a spectral model of wave energy converters also means that they can be represented in spectral wave models and included explicitly in software tools such as SWAN or Mike21 SW. This means that tools familiar to the industry could be used to determine the environmental impact and energy yield of wave farms efficiently.     

海洋压力测量仪器的校准方法及结果评定

文中通过实例阐述了海水压力测量仪器的校准原理、校准方法及校准结果不确定度评定方法.     

自动校准技术在温盐传感器的应用

本文介绍了自动校准的温度和盐度测量技术，该技术应用在海洋863项目中水质监测浮标的温盐传感器中，自动校准技术可使传器稳定性，准确芳得到很大提高，对应用到海洋领域进行长期观测的传感器具有重要意义。     

Spectral analysis of Stokes waves

The spectral properties of Stokes waves are shown in this paper by theoretical and numerical methods. This is done by expressing wave profiles and velocities of water particles as nonlinear combinations of the first order component of wave profiles. Under the assumption of the first order wave profiles being zero mean Gaussian processes, the relationship between autocorrelation functions of wave profiles and velocities of water particles and the first order component of wave profiles is established using the nonlinear spectral analysis. The spectral densities of nonlinear random waves, the velocities and accelerations of water particles are then obtained. Numerical computations are carried out to analyze the effect of fundamental parameters of waves. The results indicate that wave height is the most sensible parameter to the root mean squares related and wave depth is the least sensible one of all.     

Absolute Calibration of the TOPEX/POSEIDON Altimeters using UK Tide Gauges, GPS, and Precise, Local Geoid-Differences

This article describes an "absolute" calibration of TOPEX/POSEIDON (T/P) altimeter bias using UK tide gauges equipped with Global Positioning System (GPS) receivers. The method is an extension of earlier work using the Newhaven tide gauge in the English Channel. However, the present analysis extends the research to a number of gauges around the UK and incorporates several improvements. The time-averaged TOPEX and POSEIDON biases are obtained with a precision of approximately 2 and 3 cm, respectively. The research complements work on bias determination by other groups in the T/P Science Working Team and can, in principle, be applied at other locations for which precise, local geoid-differences are available. The relatively sparse POSEIDON data set has been used as a test of our ability to perform an absolute calibration of upcoming Jason-1 altimetry as soon as possible after launch.     

Spectral characteristics of high shallow water waves

The spectral characteristics of shallow water waves with significant wave height more than 2 m based on the data collected along the Indian coast is examined. It was found that the value of Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) parameters (α and γ) increases with significant wave height and mean wave period and decreases with spectral peak period. The estimated average value (0.0027 and 1.63) of the JONSWAP parameters, α and γ were less than the generally recommended values of 0.0081 and 3.3, respectively. By carrying out a multi-regression analysis, an empirical equation is arrived relating the JONSWAP parameters with significant wave height, peak wave period and mean wave period. It was found that the Scott spectra underestimate the maximum spectral energy of high waves. The study shows that the measured wave spectra can be represented by JONSWAP spectra with the JONSWAP parameters estimated based on the equation proposed in this paper.     

Absolute Calibration of the TOPEX/POSEIDON Altimeters using UK Tide Gauges,GPS, and Precise,Local Geoid-Differences

This article describes an "absolute" calibration of TOPEX/POSEIDON (T/P) altimeter bias using UK tide gauges equipped with Global Positioning System (GPS) receivers. The method is an extension of earlier work using the Newhaven tide gauge in the English Channel. However, the present analysis extends the research to a number of gauges around the UK and incorporates several improvements. The time-averaged TOPEX and POSEIDON biases are obtained with a precision of approximately 2 and 3 cm, respectively. The research complements work on bias determination by other groups in the T/P Science Working Team and can, in principle, be applied at other locations for which precise, local geoid-differences are available. The relatively sparse POSEIDON data set has been used as a test of our ability to perform an absolute calibration of upcoming Jason-1 altimetry as soon as possible after launch.     

基于改进PSO算法的传感器误差集成校正

为降低搭载于水下移动平台的三轴磁通门传感器受到的平台磁干扰和传感器自身误差（三轴非正交误差、三轴灵敏度不一致误差和零偏误差）的影响,提出了一种基于改进粒子群优化算法的集成校正方法。在分析误差来源的基础上建立了误差校正数学模型,并利用 2 个仿真算例对校正方法的有效性进行了验证。仿真试验结果表明：与传统粒子群优化算法相比,改进算法具有更高的抗噪能力和求解精度;经过校正之后,由传感器自身误差和平台磁干扰引起的测量误差得到了有效压制。     

一种水下数字式深度传感器设计及标定方法

在水下设备的设计过程中,往往需要根据不同的水深执行相应的动作或参与不同的运算处理。提出一种数字深度传感器的设计和微分式标定方法,采用新华龙24位高精度模数混合处理器作为信号处理单元,对压力应变片的模拟量进行采集标定和变送,最终输出结果为数字信号传输。详细介绍了该数字式深度传感器的设计原理和标定方法,通过与以往该类别传感器实验对比以及在实际使用中充分验证,体现了该传感器精度高和抗干扰能力强的特点,具有工程应用价值。