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基于天空光遮挡法的漂浮式水体光谱测量系统研制
被引量：
4
1
作者
田礼乔
李森
+4 位作者
孙相晗
童如清
宋庆君
孙兆华
李勇
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2756-2763,共8页
精确的现场水体光谱特性测量与分析是水色遥感领域亟待解决的重要基础问题。传统的剖面法、水面之上法等水体光谱现场测量方法无法直接测得离水辐亮度(Lw),后处理过程比较复杂,不确定性较大。天空光遮挡法(SBA)实现了对水体离水辐亮度...
精确的现场水体光谱特性测量与分析是水色遥感领域亟待解决的重要基础问题。传统的剖面法、水面之上法等水体光谱现场测量方法无法直接测得离水辐亮度(Lw),后处理过程比较复杂,不确定性较大。天空光遮挡法(SBA)实现了对水体离水辐亮度的直接测量后处理流程相对简单,能较好地避免传统现场光谱测量方法的许多不确定因素。但目前为止,国际上还没有成熟的基于SBA方法的水体光谱测量系统,因此基于SBA方法开展新型水体光谱测量系统研制与测试具有重要的理论与现实意义。作者在系统分析SBA水体光谱现场获取原理的基础上,介绍了首套基于SBA方法的漂浮式水体光谱测量系统的研发情况,详细阐述了其硬件结构设计及系统单元设置情况。通过2017年9月20日珠江口(113°32′38″E, 22°25′43″N)的系统现场测试分析验证了该系统分钟级高频次连续水体光谱采集能力。该系统实现了连续直接观测得到离水辐亮度和入射辐照度进而计算得到遥感反射率(Rrs)的功能,其变异系数均小于5%,将系统观测结果与Maya2000 Pro同步观测获得的遥感反射率对比,表现出良好的一致性,证明了该系统采用SBA方法进行水体遥感反射率测量的有效性。连续观测实验证明了该系统水体遥感反射率测量的稳定性以及快速跟踪水体光学特征变化的能力。论文指出了基于SBA漂浮式水体光谱测量系统发展起来的漂浮式光学浮标(FOBY)在自阴影评估与校正、数据质量控制、数据高频获取、浮标姿态记录、多要素联合观测、长时序大范围组网等方面存在的问题及未来发展前景。综上所述,基于SBA方法研发的漂浮式水体光谱测量系统能实现水体光谱的高频观测,以及水体光学特性的快速变化动态跟踪,有助于提高现场测量与卫星遥感数据的匹配效率;基于该系统,在建立传感器观测网的基础上可以获取水体光谱大数据集,有利于大幅提高各种卫星数据水色遥感应用潜力。
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关键词
天空光遮挡法
离水辐亮度
漂浮式
水体光谱测量
系统
漂浮式光学浮标
水色遥感
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职称材料
野外地物光谱仪和水体光谱仪测量水体光谱差异研究
2
作者
曹晓艺
崔建勇
+2 位作者
董文
许明明
万剑华
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第3期753-760,共8页
现场实测水体光谱数据是遥感反演的基础,通常采用野外地物光谱仪采集水体光谱数据,但野外地物光谱仪对于水上测量的可用性难以评估。对使用野外地物光谱仪和水体光谱仪水上实验测量的数据,从抗噪能力、测量结果、影响两类仪器的外界环...
现场实测水体光谱数据是遥感反演的基础,通常采用野外地物光谱仪采集水体光谱数据,但野外地物光谱仪对于水上测量的可用性难以评估。对使用野外地物光谱仪和水体光谱仪水上实验测量的数据,从抗噪能力、测量结果、影响两类仪器的外界环境、水质参数反演几个方面进行差异分析。在对比两类光谱仪用于水体光谱测量的差异前,对两种仪器抗噪声能力的对比发现,水体光谱仪的抗噪声能力较强,因此将水体光谱仪的数据作为参照标准进行分析。首先在太阳辐照度差异上,两类仪器测得太阳辐照度的关联系数在0.5~0.75范围内变化,两种仪器太阳辐照度存在关联;其次,在361、411、461、511和561 nm五个波长对比天空光辐亮度变化发现水体光谱仪获得的太阳辐亮度变化范围小,数据获取比野外地物光谱仪稳定,对比不同时间海面总辐亮度变化,发现水体光谱仪在不同时间所得到的辐亮度存在差异,两者变化曲线不同,野外地物光谱仪在太阳光照弱时信噪比降低,导致各波段观测值波动剧烈,计算所得反射率差值,上午10点前和下午4点后这种现象明显。最后,对比发现不同风速条件下外界环境对两种仪器处理过程中气-水界面反射率会有影响,需要按照风速对气-水界面反射率的值进行数据修正,这样得到的遥感反射率才更加准确。光谱仪获取水体反射光谱曲线后,通常用于水质参数定量反演,为了对比分析两种光谱仪观测结果对水质参数反演精度的影响,使用两个仪器观测的水体反射光谱曲线,对悬浮物浓度进行反演,分别与对应位置采集水样的实验检测结果对比,发现两个结果差异较大,水体光谱仪精度比野外地物光谱高。此外两种仪器不能混合使用,这样会使结果误差更大。通过对两种光谱仪获取数据的处理和分析以及水质参数的反演,对野外地物光谱仪进行水体测量提出建议,以便得到更加准确可靠的水体光谱曲线。
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关键词
光谱
仪
水体光谱测量
遥感反射率
差异分析
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职称材料
题名
基于天空光遮挡法的漂浮式水体光谱测量系统研制
被引量：
4
1
作者
田礼乔
李森
孙相晗
童如清
宋庆君
孙兆华
李勇
机构
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室
自然资源部国家卫星海洋应用中心
Easy Ocean Technology Ltd.
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2756-2763,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2016YFC1400906,2018YFB0504900,2018YFB0504904和2016YFC0200900)
国家自然科学基金项目(41571344,41701379)
+2 种基金
武汉大学珞珈青年学者项目
测绘遥感信息工程国家重点实验室专项科研经费项目
武汉大学985工程与财政部仪器设备专项资助。
文摘
精确的现场水体光谱特性测量与分析是水色遥感领域亟待解决的重要基础问题。传统的剖面法、水面之上法等水体光谱现场测量方法无法直接测得离水辐亮度(Lw),后处理过程比较复杂,不确定性较大。天空光遮挡法(SBA)实现了对水体离水辐亮度的直接测量后处理流程相对简单,能较好地避免传统现场光谱测量方法的许多不确定因素。但目前为止,国际上还没有成熟的基于SBA方法的水体光谱测量系统,因此基于SBA方法开展新型水体光谱测量系统研制与测试具有重要的理论与现实意义。作者在系统分析SBA水体光谱现场获取原理的基础上,介绍了首套基于SBA方法的漂浮式水体光谱测量系统的研发情况,详细阐述了其硬件结构设计及系统单元设置情况。通过2017年9月20日珠江口(113°32′38″E, 22°25′43″N)的系统现场测试分析验证了该系统分钟级高频次连续水体光谱采集能力。该系统实现了连续直接观测得到离水辐亮度和入射辐照度进而计算得到遥感反射率(Rrs)的功能,其变异系数均小于5%,将系统观测结果与Maya2000 Pro同步观测获得的遥感反射率对比,表现出良好的一致性,证明了该系统采用SBA方法进行水体遥感反射率测量的有效性。连续观测实验证明了该系统水体遥感反射率测量的稳定性以及快速跟踪水体光学特征变化的能力。论文指出了基于SBA漂浮式水体光谱测量系统发展起来的漂浮式光学浮标(FOBY)在自阴影评估与校正、数据质量控制、数据高频获取、浮标姿态记录、多要素联合观测、长时序大范围组网等方面存在的问题及未来发展前景。综上所述,基于SBA方法研发的漂浮式水体光谱测量系统能实现水体光谱的高频观测,以及水体光学特性的快速变化动态跟踪,有助于提高现场测量与卫星遥感数据的匹配效率;基于该系统,在建立传感器观测网的基础上可以获取水体光谱大数据集,有利于大幅提高各种卫星数据水色遥感应用潜力。
关键词
天空光遮挡法
离水辐亮度
漂浮式
水体光谱测量
系统
漂浮式光学浮标
水色遥感
Keywords
Skylight-blocked approach
Water-leaving radiance
Water spectral measurement system
The floating optical buoy(FOBY)
Water color remote sensing
分类号
TP7 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
野外地物光谱仪和水体光谱仪测量水体光谱差异研究
2
作者
曹晓艺
崔建勇
董文
许明明
万剑华
机构
中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院
中国科学院空天信息创新研究院
出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第3期753-760,共8页
基金
国家自然科学基金项目(U1906217,62071491)
中央高校基础研究基金项目(22CX01004A-5,22CX01004A-4)
国家民用空间基础设施陆地观测卫星共性应用支撑平台(2017-000052-73-01-001735)资助。
文摘
现场实测水体光谱数据是遥感反演的基础,通常采用野外地物光谱仪采集水体光谱数据,但野外地物光谱仪对于水上测量的可用性难以评估。对使用野外地物光谱仪和水体光谱仪水上实验测量的数据,从抗噪能力、测量结果、影响两类仪器的外界环境、水质参数反演几个方面进行差异分析。在对比两类光谱仪用于水体光谱测量的差异前,对两种仪器抗噪声能力的对比发现,水体光谱仪的抗噪声能力较强,因此将水体光谱仪的数据作为参照标准进行分析。首先在太阳辐照度差异上,两类仪器测得太阳辐照度的关联系数在0.5~0.75范围内变化,两种仪器太阳辐照度存在关联;其次,在361、411、461、511和561 nm五个波长对比天空光辐亮度变化发现水体光谱仪获得的太阳辐亮度变化范围小,数据获取比野外地物光谱仪稳定,对比不同时间海面总辐亮度变化,发现水体光谱仪在不同时间所得到的辐亮度存在差异,两者变化曲线不同,野外地物光谱仪在太阳光照弱时信噪比降低,导致各波段观测值波动剧烈,计算所得反射率差值,上午10点前和下午4点后这种现象明显。最后,对比发现不同风速条件下外界环境对两种仪器处理过程中气-水界面反射率会有影响,需要按照风速对气-水界面反射率的值进行数据修正,这样得到的遥感反射率才更加准确。光谱仪获取水体反射光谱曲线后,通常用于水质参数定量反演,为了对比分析两种光谱仪观测结果对水质参数反演精度的影响,使用两个仪器观测的水体反射光谱曲线,对悬浮物浓度进行反演,分别与对应位置采集水样的实验检测结果对比,发现两个结果差异较大,水体光谱仪精度比野外地物光谱高。此外两种仪器不能混合使用,这样会使结果误差更大。通过对两种光谱仪获取数据的处理和分析以及水质参数的反演,对野外地物光谱仪进行水体测量提出建议,以便得到更加准确可靠的水体光谱曲线。
关键词
光谱
仪
水体光谱测量
遥感反射率
差异分析
Keywords
Spectrometer
Water spectrum measurement
Remote sensing reflectance
Difference analysis
分类号
P715.4 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于天空光遮挡法的漂浮式水体光谱测量系统研制
田礼乔
李森
孙相晗
童如清
宋庆君
孙兆华
李勇
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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下载PDF
职称材料
2
野外地物光谱仪和水体光谱仪测量水体光谱差异研究
曹晓艺
崔建勇
董文
许明明
万剑华
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025
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