浅海底质高光谱反射率测量系统的设计及应用

发布时间：2024-03-17 08:37

　　海底光谱反射率是光学浅水中太阳辐射传输的重要组成部分,影响着海水表面离水辐亮度的光谱特性,因此底质光谱信息的准确获取对于浅海遥感工作的开展至关重要。专门设计了一套海底光谱反射率测量系统填补了国际上在这方面的空白。采用可自由伸缩并旋转角度的参考白板贴近目标物测量,以消除探头到目标物之间水体吸收衰减的影响,双光路采集系统同步测量的设计避免了水下光场迅速变化对辐射测量的影响。于2018年9月3日—8日,用该系统在三亚珊瑚礁保护区进行原位海底反射率测量试验,测量对象包括珊瑚、海草、泥沙、沙滩等多种底质。各底质类型之间具有光谱可分性,具体表现为,在波长大于580 nm的长波段,浅海沙子底质与岸上沙滩光谱反射率特征差异明显,表明相对于空气中,水体和水中微藻介质的吸收散射作用严重影响着水下光谱辐射的测量,证实了空气中测量的目标光谱不可替代水中的结果。珊瑚和水草的光谱反射率特征主要区别在于海草反射率光谱在540～600 nm波段有一个宽反射峰,而珊瑚的典型特征是在575, 600和650 nm附近有三个特征反射峰。此外,珊瑚、沙子和沙滩三种碳酸盐质底质在395, 430, 490和520 nm存在反射...

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1海底反射率测量系统结构示意图

由(4)式可知,通过目标物和参考白板反射辐亮度Lu和L0及已知参考白板反射率ρ可推算出目标物反射率R。根据以上原理设计海洋界面高光谱反射率测量系统,仪器系统结构示意图如图1所示,主要包括控制系统和光学系统两部分,其中控制系统包括作为总控核心的PC/104嵌入式电脑,扩....

图2(a)辐亮度探头结构示意图;(b)辐亮度探头示意图

系统配备有两个水下光谱辐亮度探头,由窗口玻璃、中性衰减片、光孔光栏、光纤及水密圈组成,光线入射视场角10°[17]。两路光纤探头分别连接两个光谱仪,实现双通道同步测量,图2所示为辐亮度探头机械结构与实物示意图,光纤光谱仪采用了具有高灵敏度、高信噪比的薄型背照式....

图3(a)采集软件通讯设置界面;(b)采集软件数据显示界面

仪器控制系统选用PC/104CPU主板为系统核心模块,正常工作功率为4.4W,工作温度为0～60℃,具有稳定、低功耗的特点,满足海底现场测量工作要求。自主设计的海底反射率数据采集和处理软件在Windows系统下运行。采集软件可设置单次采样时间、采样间隔和采样....

图4(a)红树林树苗光谱反射率曲线;(b)实验室测量试验现场照片

于2018年9月3日—8日,选定三亚珊瑚礁保护区及附近海域进行现场测量试验,三亚珊瑚礁国家级自然保护区(109°20′50″E—109°40′30″E,18°10′30″N—18°15′30″N)位于三亚市南部近岸海芋,由3块区域组成,即亚龙湾片区、鹿回头半岛-榆林角....

本文编号：3930765