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塔玛亚历山大藻光学性质分析与光谱模拟

作　者: 刘振宇
导　师: 江涛；张杰
学　校: 山东科技大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 塔玛亚历山大藻米散射(Mie散射) 体散射函数后向散射光谱模拟
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

赤潮是严重的海洋灾害,危害水产养殖和捕捞业,破坏海洋生态环境,影响海洋旅游业,威胁海洋食品安全。高光谱遥感赤潮监测具有大面积、实时或准实时、成像和相对廉价等优势,尤其在赤潮水体光学性质研究方面具有广阔的前景。藻类作为赤潮水体中的主要组分,与光相互作用的物理过程十分复杂,国内外在这方面的研究相对匮乏。因此,开展藻类光学性质研究与分析和电磁散射模型的光谱模拟,有助于更好掌握赤潮发生和变化机制,为赤潮遥感监测、分析,藻类优势种高光谱识别提供技术支撑。本论文在国家自然科学基金“我国典型赤潮藻的光谱模拟”项目的支持下,国内首次开展了塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)的实验室培养、观测与光学性质分析和特征光谱模拟研究,研究取得了如下的成果：1、光谱观测实验发现,仪器管道内光的多次散射是导致测量误差的重要来源,本文比较现有方法,提出利用吸收值与溶液稀释比的线性回归和光学厚度的范围控制相结合的方法,有效的消除测量误差。2、通过生物参数的观测分析,发现叶绿素a (Chla)浓度和细胞数密度随时间变化呈对数生长,而细胞粒径无明显变化的规律。3、光谱数据的研究表明：吸收光谱曲线呈双峰展布,由于附属色素的影响,440nm的吸收峰值是675nm的2倍左右,其散射值与吸收呈反比的规律,为光谱模拟和遥感定量反演奠定了基础。4、通过模拟与实测数据对比,认为均匀球模型(米理论)适合建立亚历山大藻的电磁散射模型。5、模拟发现：(1)体散射函数在光谱内表现出6个数量级的变化；(2)散射角接近0°时,散射值可能被高估(3)后向散射比散射小很多,后向散射概率较低；(4)116°的散射强度和后向散射有良好的相关性；(5)亚历山大藻的特征光谱反射峰位于680nm后,而不同藻类优势种的特征光谱,存在明显差异。通过上述工作,掌握了亚历山大藻的生物参数变化规律和光谱变化机制,为赤潮遥感监测和防治奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 前言  10-18
  1.1 研究背景与意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-16
  1.3 研究的主要技术路线与方法  16-17
  1.4 本文的主要研究工作  17-18
2 理论基础  18-27
  2.1 电磁散射模型  18-23
  2.2 水体的光学性质  23-27
3 实验室培养及生物光学性质观测  27-36
  3.1 实验室培养  27-28
  3.2 生物光学数据的观测  28-34
  3.3 数据处理  34-36
4 生物光学性质分析  36-46
  4.1 生物参数分析  36-41
  4.2 光学数据分析  41-46
5 电磁散射模型的建立与光谱模拟  46-68
  5.1 模型参数确定  46-53
  5.2 模型验证  53-58
  5.3 基于模型的模拟分析  58-68
6 讨论  68-73
  6.1 粒径分布函数  68-71
  6.2 遥感反射率  71-73
7 结论与展望  73-75
  7.1 结论  73-74
  7.2 展望  74-75
致谢  75-76
攻读硕士期间主要成果  76-77
参考文献  77-82

塔玛亚历山大藻光学性质分析与光谱模拟

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