自然水体BRDF及荧光特性的实验与仿真分析

发布时间：2023-04-29 22:10

　　随着科技水平的不断提升,世界工业化进展迅速,人们对海洋的开发利用日益增长,随之而来的海洋环境问题也日趋严重。人类活动和工业生产给海洋带来了一系列不可逆转的变化,水体富营养化、漏油事件使得海洋环境受到极大破坏。针对自然水体富营养化和原油泄漏问题,本文从叶绿素a和原油污染两个方面出发,对自然水体的双向反射分布函数(BRDF)和荧光效应进行研究,提出将反射特性和荧光特性相结合的方法,对水体污染进行更为精确的监测。本文采用蒙特卡罗方法对光束在自然水体中的传播过程进行模拟。采用瑞利散射相函数,对纯水的光谱反射特性进行了仿真计算,研究了波长、入射角度等因素对纯水光谱反射特性的影响。通过仿真分析确定了最适宜进行叶绿素a含量监测的波段为560-640 nm,对不同叶绿素a含量的海水和含油水体进行了BRDF仿真,对比了含油海水和洁净海水的BRDF分布情况。实验测量了660nm波长下叶绿素a含量为15 mg/m³的海水的BRDF值并与仿真值进行了对比,配制了不同浓度的原油油乳混合液进行了多波长下BRDF的测量。通过对自然水体BRDF的研究发现,随着叶绿素a含量的提升,BRDF值也随之...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液体表面BRDF研究现状
        1.2.2 荧光法测定自然水体中叶绿素a的含量
        1.2.3 原油荧光遥感的研究
    1.3 主要研究内容
第2章 纯水光谱特性的仿真
    2.1 引言
    2.2 光子束传播模型的建立及程序验证
        2.2.1 光束在介质中的传播
        2.2.2 BRDF及BRRDF
        2.2.3 蒙特卡罗程序验证
    2.3 纯水的光谱特性的仿真分析
        2.3.1 纯水的固有光学特性
        2.3.2 纯水的光谱特性仿真结果
    2.4 本章小结
第3章 自然水体BRDF的仿真
    3.1 引言
    3.2 含叶绿素a海水BRDF的仿真分析
        3.2.1 海水的固有光学特性的计算
        3.2.2 含叶绿素a海水的BRDF·cosθ光谱分布
        3.2.3 叶绿素a浓度对海水BRDF·cosθ的影响
    3.3 含油水体的BRDF仿真
        3.3.1 油乳混合液的BRDF仿真分析
        3.3.2 含油海水和洁净海水的BRDF仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 自然水体BRDF的实验测量
    4.1 引言
    4.2 吸光材料BRDF的测量与筛选
    4.3 含叶绿素a海水的BRDF测量
        4.3.1 样品池及海水的BRDF测量
        4.3.2 含叶绿素a海水的BRDF实验值与仿真值对比
    4.4 原油油乳混合液BRDF的测量
        4.4.1 原油油乳混合液的制备
        4.4.2 原油油乳混合液BRDF的测量
    4.5 本章小结
第5章 自然水体荧光效应的仿真
    5.1 引言
    5.2 荧光程序验证及含叶绿素a海水的荧光效应
        5.2.1 荧光程序的验证
        5.2.2 叶绿素a浓度对荧光效应的影响
        5.2.3 海水深度对荧光效应的影响
    5.3 油乳层荧光效应
        5.3.1 原油油乳层的光学参数
        5.3.2 原油油乳层的荧光效应的仿真
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3805838