二类水体表观光学特性的测量与分析--剖面法方法研究

光学剖面法是测量水体表观光学参数的首选方法.文章在简要介绍剖面测量基本原理的基础上,分析了剖面法的误差来源,提出了减少误差的措施.同时,针对我国近岸水体的特点,重点介绍了三种改进的剖面法数据处理方法,应用效果良好.     

水面之上法测量水体光谱的关键技术

对水体光谱特征的研究是海洋水色遥感的基础工作之一。水体的光谱特征包括:表观光学特性和固有光学特性。在水体的表观光学特性研究方面,目前国际水色界推行的有:剖面法和水面之上法(也称表面法)。由于我国近岸水体混浊度较高,浅水区域较多,研究这类水体的表观光学特性应以水面之上法为主、剖面法为辅。介绍了水面之上法水体光谱的测量技术,就其中关键技术问题进行了讨论。     

Ⅱ类水体光学特性的剖面测量方法

剖面测量方法是国际上推荐测量水体表观光学参数的首选方法，文章在简要介绍剖面测量原理的基础上，根据Ⅱ类水体特点对应用算法进行改进，并给出其应用效果。     

黄东海海区表观光学特性和固有光学特性春季模式研究

在海洋光学研究领域中,表观光学特性和固有光学特性是两大主要研究内容。通过2003年黄东海试验获取的表观光学参数中的水下遥感反射率rrx(λ)、固有光学参数中的后向散射系数bb(λ)和水体吸收系数α(λ),建立了区域性、季节性的表观光学特性和固有光学特性之间的经验模式,并对模式进行了误差分析和改进。     

SAS测量水体表观光学参数的方法

SeaWiFS航空模拟器（SAS）是专门为在水面之上测量水体表观光学参数的现场设备。文章在介绍SAS现场测量以及数据处理基本方法的基础上，分析了2002年黄海试验SAS的应用效果，并与剖面法测量数据进行了比对。     

水体光谱特性监督分类方法研究

中国近岸海水是典型的二类水体,其光学特征复杂.利用黄东海2003年春季航次获取的高光谱数据,以最值为判断特征的监督分类方法对水体光谱进行分类研究.经分析试验数据,得出叶绿素主导类、混合过渡类,悬沙主导类、超高悬沙类和中高叶绿素低悬沙类等五类光谱特征.此分类方法对不同季节黄东海有较好的一致性和适用性,其分类分布图在一定程度上展现了黄东海水体光学特性的基本规律.     

青海湖水表光学特性分析

青海湖是中国遥感卫星辐射校正场之一。论文结合2003年8月对青海湖水光学特性现场调查的工作情况,分析并给出了试验区域水体光学特性的基本分布特点。     

利用直方图方法处理二类水体剖面数据研究

剖面法是国际上公认的测量表观光学量的首选方法,但在二类水体的数据处理中,其关键参数漫射衰减系数的数据处理误差较大.论文就此提出利用直方图分析的方法进行数据的处理,并选用2002年的黄海试验数据进行验证,结果表明,这种方法在一定程度上减小了主观因素对数据处理的不利影响,提高了数据处理的准确度.     

海面之上法中海面反射率和观测几何模拟研究

测量离水辐亮度的水面之上测量方法中最大的不确定性因素是太阳耀斑的污染和海面反射率的估算。文章根据Cox和Munk研究结果,利用大量随机数模拟海面波浪倾斜,估算不同仪器观测方向与风矢量几何以及不同仪器视场角下的海面反射率,并估算出不同太阳天顶角及相对风矢量方位角的太阳耀斑基本分布。     

黄东海表观光学量与固有光学量经验模式研究

表观光学特性和固有光学特性是海洋光学研究领域的两大主要研究内容。文中通过2003年黄东海试验和2007年908专项海洋光学调查所获取的表观光学参数中的遥感反射率Rrs(λ)、水下遥感反射率rrs(λ)、海水透明度Zs、下行辐照度漫衰减系数Kd(490)、固有光学参数中的后向散射系数bb(λ)和水体吸收系数a(λ),建立了区域性、季节性的表观光学量和固有光学量之间的经验模式,并对模式进行了误差分析和改进。     

蒙特卡洛方法模拟黄东海区水体光学特性的技术研究

基于海洋光学辐射传输原理,采用蒙特卡洛方法,建立水体光学特性的正演模型,该模型可以利用水体的固有光学特性作为输入,模拟水体的表观光学特性。文中将其应用在我国近岸海域,利用本模型与2003年春季黄东海区的实测数据进行模拟,并对模拟所得遥感反射率光谱的谱型和数值与实测数据进行对比分析,结果表明:模型给出的遥感反射率的模拟结果与实测数据谱型一致,符合我国近岸二类水体的典型光谱,并且数值偏差能够控制在20%以内,为今后进一步研究我国近岸水体光学特性打下基础。     

水面油膜微波辐射特性实验室测量与分析

要实现利用微波辐射计对海面溢油的厚度等参数进行遥感监测，必须先对水面油膜的微波辐射特性进行研究，以便为传感器的设计和遥感资料的解译提供依据。在实验室条件下，利用“灰体室”的环境条件及测量方法，测试了原油、燃料油和食用植物油膜的微波发射率与油膜厚度之间的关系，并对测量结果进行分析和讨论。为实际应用提供技术资料。     

二类水体的MODIS数据大气校正及在渤海表层水体叶绿素浓度监测反演中的应用研究

提出一种适用于中国近岸二类水体的大气校正方法,解决了水色遥感软件SEADAS由于无法计算近岸的二类水体离水辐射率而简单地将其设为0的问题。应用该方法计算出的离水辐射率反演了渤海表层水体的叶绿素浓度,并选取近岸同期监测点的实测值对反演结果进行验证。通过对比反演值与实测值,多数相对误差值均较小于10%,证明了反演结果较为准确,同时反演的叶绿素浓度的空间分布也符合冬季渤海的水团和环流状况。这说明应用改进后的大气校正方法能够很好地用于渤海表层水体的叶绿素浓度反演。     

水下光谱辐射计光学特性的测试与分析

为适应高精度水下光学测量的需求，设计研制了多通道水下光谱辐射计。该辐射计可同步测量12波段的下行／上行光谱辐照度和7波段的上行光谱辐亮度。对该辐射计的主要性能指标，如余弦响应特性、浸没因子、光谱辐射精度、稳定性和重复性进行了室内测试和分析，用MonteCarlo方法模拟了阴影误差，给出并分析了现场实验数据及部分推导的物理量。结果表明，该光谱辐射计各波段的中心波长和带宽偏差小于1．6nm，稳定性优于5％，阴影误差可控制在5％之内，具有良好的余弦响应特性，满足当前定量化水色遥感现象光辐射测量的技术要求。     

浑浊介质光学特性参数测量方法的研究

浑浊介质光学特性参数的精确测量对于介质中成分的确定具有重要意义。文章设计了单积分球系统测量浑浊介质的光学特性参数。系统中采用了自行设计的准直光路以使系统更好地符合逆倍增法(IAD)的模拟边界条件。采取双光路补偿及光源调制的方法以提高系统的测量精度及信噪比。测量得到了不同浓度浑浊介质在632.8nm及1064nm波长处的光学特性参数，并据之由漫射理论计算得到的光径向分布与漫反射系统实际测量结果符合很好。     

水下光学无线通信的海水信道特性研究

提出了将具有比声学高达几倍的数据通信速率,良好的安全性和隐蔽性的光学无线通信技术应用于海军、海洋科学研究和水下工程等领域,实现高速率的水下无线通信技术实现海量数据的信息交换.基于生物光学特性的水下光学信道模型,建立了水下光学通信系统性能分析方法.并对基于发光二极管(LED)的水下光学无线通信系统进行了仿真,其结果表明所建立的方法可以进行各种海域水质环境的模拟,便于时水下光学无线通信系统性能进行预测评估,为水下光学无线通信系统的设计方案的评估提供了依据.     

一种发射平台水面多弹分离过程的运动特性分析

水下运载器携带载荷至水面并快速完成分离是该类武器应用的重要环节。 以发射平台水面逐一发射多枚导弹的技术方案为背景,利用多刚体动力学模型对动基平台的水面多弹分离过程进行了数学建模。 在方案初步设计阶段,将三维模型进一步简化为一维模型,编写了可实现任意装填枚数的动基平台水面多弹分离过程动力学仿真软件;分析了平台出水速度、导弹装填枚数以及导弹发射间隔等参数对分离过程运动特性的影响;得到了发射平台水面发射多枚导弹的弹道变化规律。 计算结果具有一定的工程应用参考价值。     

基于GIS的海洋光学调查数据空间插值方法研究

研究基于GIS的海洋光学调查数据空间插值方法及其原理,主要探讨了反距离加权插值法、普通克里格法的球体模型和指数模型算法.通过对比分析利用不同插值算法得到的分布图,并在误差分析的基础上,选择制作海洋光学调查数据分布图的最佳空问插值方法.以海洋光学要素中的总颗粒物吸收系数为例,研究表明,普通克里格算法的球体模型能够更加准确地反映我国近海水体总颗粒物吸收系数的空间分布特点和变化趋势.     

多角度测量石油类污染水体后向散射系数的方法研究

后向散射系数bb是水体固有光学参数之一,在水色遥感模型建立中起着重要的作用。目前主要利用美国Hobilabs公司的Hydro Scat-6(HS-6)或美国Wetlabs公司的BB-9两种后向散射测量仪器在现场进行测量。石油类污染水体中石油类物质与悬浮泥沙共同影响着水体后向散射系数bb,这两种仪器的测量值都是基于单一角度而获取的,难以实现利用其来进一步区分石油类和悬浮物的后向散射系数贡献。通过对纯水、石英砂微粒、油污水进行各种配比试验,获取不同组合样本,利用美国Sequoia Scientific公司的LISST-100X粒径仪和美国Wyatt公司的Dawn Heleos II(DAWN)十八角度静动态激光散射仪,结合Mie散射算法,探索出两种多角度获取bb的方法。一种是利用LISST-100X粒径仪测量值,再基于Mie散射算法计算得到;另一种方法是对Dawn Heleos II十八角度静动态激光散射仪进行定标以后,利用其测量值计算出bb。对比分析了两种方法所获取的结果,并对产生误差的原因进行了分析。