鄱阳湖丰水期水体后向散射特性研究

后向散射是获取湖泊水体光学活性物质遥感信息的关键,针对无机悬浮物为主的浑浊二类水体, 其对水体表观光学性质有着决定性的影响,研究表层水体后向散射特性在提高湖泊光学活性物质遥感反演精度方面具有重要的意义.该文通过2017年6月在鄱阳湖丰水期36个站点的巡航监测,分析了水体后向散射特征及其与光学活性物质的关系,并利用指数模型对后向散射系数进行参数化.研究结果表明：在420～700 nm波段范围内,水体后向散射系数、后向散射概率随波长的变动趋势较为一致,均随着波长的增大呈指数函数减小;空间上水体后向散射系数的均值和变幅为南湖区>主湖区>北湖区;总悬浮颗粒物浓度与后向散射系数之间的相关性随波长增大而增大,其中700 nm波段的相关性最好,R2达到0.760;随着波长的增加后向散射系数与叶绿素a含量的相关性减少;同时建立了后向散射系数光谱模型,斜率指数为1.229,470～700 nm波段平均绝对百分比误差均小于8%,具有较好的反演精度.     

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.     

在特定环境中气溶胶组分光学特性的分析

基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1 000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1 000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化; 激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增.     

玛纳斯河流域山区积雪的C波段SAR图像表征

首先利用光学遥感数据识别新疆玛纳斯河流域山区积雪时空分布信息,然后利用C波段合成孔径雷达图像分析非积雪期、积雪期、融雪期的积雪和无积雪覆盖地表在不同下垫面类型、不同局部入射角、不同极化条件下的后向散射系数差异、后向散射系数变化情况和干涉相干性差异,结果表明:(1)在积雪期,积雪与无积雪覆盖地表后向散射系数相近,在融雪期,积雪覆盖地表后向散射系数比无积雪覆盖地表低5~10dB;(2)从非积雪期到积雪期,HH、VV极化的后向散射系数变化较小,HV、VH极化的后向散射系数降低2~4dB;(3)从积雪期到融雪期,积雪覆盖地表HH、VV极化的后向散射系数降低约2dB,HV、VH极化的后向散射系数变化不明显,无积雪覆盖地表HH、HV、VH、VV极化的后向散射系数增加2~3dB;(4)从非积雪期到融雪期,积雪覆盖地表HH、HV、VH、VV极化的后向散射系数降低约2dB,无积雪覆盖地表HH、VV极化的后向散射系数增加1~2dB,HV、VH极化的后向散射系数变化不明显;(5)HH、VV极化方式下积雪覆盖地表相干系数明显低于无积雪覆盖地表.SAR(Synthetic Aperture Radar)图像表征分析结果对积雪及其物理状态的雷达识别研究提供科学依据.     

鄱阳湖浑浊水体后向散射系数模拟及校正研究

湖泊水体后向散射系数是水色遥感反演模型的重要参数,浑浊2类水体的后向散射特性影响因素较多,相对其他固有光学参数其测量难度大.以鄱阳湖为例,对湖区水体进行野外光学测量,采用半分析模型方法模拟后向散射系数,从而得到本地化的后向散射概率,实现水体后向散射系数的精确校正.研究结果表明:鄱阳湖水体后向散射概率随着波长的变化而改变,呈显著的2次函数关系;鄱阳湖总悬浮颗粒物浓度50 mg·L-1的中低浑浊水体420、442、470、510、590和700 nm的后向散射概率分别为0. 007 0、0. 012 6、0. 013 9、0. 016 9、0. 023 8、0. 026 9,均值为0. 016 9,标准偏差为0. 008 0;总悬浮颗粒物浓度≥50 mg·L-1的高浑浊水体,在绿光至红光波长的后向散射概率较为稳定,与中低浑浊水体后向散射概率一致;而紫光至蓝光波段不稳定,此段范围是高浑浊和中低浑浊水体的后向散射概率调整的关键波段,420、442 nm的后向散射概率分别调整为0. 006 1和0. 010 2.研究结果可为湖泊浑浊水体后向散射系数精确校正提供研究思路、方法和数据支持.     

水稻微波后向散射模型研究与计算

针对合成孔径雷达(SAR)的技术特点,以水稻为研究对象,从矢量辐射传输理论(VRT)出发,通过模拟水稻主要器官稻叶和稻杆对电磁波的散射、衰减作用等物理过程,建立了一套完整的水稻一次后向散射作用的物理模型,用以模拟水稻层的后向散射系数σ⁰,并根据模型模拟结果初步讨论了水稻后向散射系数随时相、入射角、波段和极化等因素的变化规律。     

高频下关于玉米前向散射系数的研究

在植被层的微波散射和衰减过程中,研究玉米作物在高频率下的前向散射系数α.利用改进的积分方程模型、物理光学近似理论来计算单散射体的散射和衰减矩阵,并利用双矩阵算法,计算植被层内部以及植被跟地表之间的多次散射效应.同时在零阶模型的基础上,引入有效单散射反照率R有效,准确得到了C(6.925GHz)、X(10.65GHz)波段下植被散射体的性质以及对微波散射的影响.通过δ函数近似找出单散射反照率R和R有效之间的关系,即前向散射系数.     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时,研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量,直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论,分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数,可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出,当大气气溶胶颗粒的半径增加时,其散射效率因子的数值振荡衰减,最终稳定于2.04处;而当入射激光波长不变时,大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

指数型分布粗糙地面宽带后向电磁散射的FDTD研究

采用蒙特卡罗方法模拟生成指数型分布粗糙地面,运用时域有限差分方法(FDTD)研究了高斯脉冲波入射时粗糙地面的宽带电磁散射问题。通过数值计算得到不同频率响应对应的后向散射系数,分析了粗糙地面相关长度、高度起伏均方根、土壤湿度和入射角的变化对后向散射系数的影响,得到了指数型分布粗糙地面的宽带后向电磁散射特性。     

光纤探头式测色系统设计

在单色仪的色度测量中,为减少光源对物体直接照射所受外界的干扰,将光纤探头作为光能的收集与传输部件引入测色系统中.该系统利用高压汞灯作光源测试特征波长,系统的测色波长误差小于0.3 nm(国际对测色波长误差要求小于0.5 nm).实验结果表明,这种测色系统波长精度高,并有良好的重复性.由于光纤对光谱的非线性衰减的影响而使颜色的测量产生畸变,通过光纤输出端光场的场强分布函数使色度测量得到校正.为了分析系统的测色效果,通过对标准色卡的颜色测定,并与标准值相比较,结果表明,色坐标误差指标小于0.01.本系统可用于颜色检测的实际应用中.     

基于VC++6.0的卷云激光雷达信号定标可视化软件设计与实现

激光雷达信号定标是其数据处理的基本组成部分。根据卷云激光雷达数据的特点与定标的需要,基于VC++6.0设计了定标可视化软件。该软件能够实现数据读取、计算、保存、绘图、定标参数修改等功能。经过测试,该软件能较好地完成三波长卷云激光雷达信号定标可视化的数据处理工作。它使用方便、可靠性好、扩展性强。     

含C_(60)高分子材料的制备和新颖的光学性能的研究(英文)

合适分子设计的C60 聚合物 ,具有优越于C60 本身的加工性能和新颖的光学性能 ,引起了人们的很大兴趣 ,很多C60 功能高分子已被合成出来。在这篇论文中 ,我们使用有机金属催化剂制备了C60含量分别为 4.6wt%和 9.5wt%的高分子共聚物。使用傅立叶红外光谱、核磁共振光谱、凝胶渗透色谱和电子吸收光谱分别表征了聚合物的分子结构。共聚物对 532nm波长激光呈现出较好的光限幅性能 ,这种C60 聚合物具有新颖的蓝光发光效应 ,发光效率随聚合物中C60 含量的增加而增强 ,分析了聚合物的发光机制。     

大气水汽探测拉曼激光雷达系统仿真设计

设计了发射波长为532nm测量大气水汽的拉曼激光雷达系统. 结合系统误差理论分析,验证系统夜间测量水汽的高效性和白天测量水汽的可行性. 通过对比不同发射波长的拉曼激光雷达系统的回波信号与信噪比,得出最优系统参数能够实现白天0~4km、夜间0~9km的探测,该系统探测性能优于266nm或355nm的测量系统,特别是夜间探测大气水汽更为高效. 为实现单波长测量大气参数（温度、气溶胶和水汽）提供了一个可行性设计.      

(NBu_4)_2[Zn(dmit)_2]的三阶非线性光学特性和光限幅特性的研究

利用Z-scan方法系统地研究了(NBu4)2[Zn(dmit)2]在丙酮溶液中的共振和非共振三阶非线性光学特性和光限幅特性.在532 nm皮秒脉冲激光的激发下,样品表现了较强的饱和吸收特性,三阶非线性折射率为负值;在1 064 nm皮秒脉冲激光激发下样品三阶非线性折射率为正值,并表现出了明显的光限幅效应.样品的三阶非线性吸收系数β=-2.94 cm/GW.估算了共振条件下的共振增强因子约为32.2,由此推断:由于共振增强的影响,在相同实验条件下,由532 nm的激光激发比在1 064 nm激发下样品的三阶非线性极化率大两个数量级.在λ=1 064 nm和532 nm两种波长的激发下样品的分子二阶超极化率γ分别等于1.18×10-32(esu)和 -3.77×10-30(esu).     

小型米散射激光雷达系统设计

为了探测对流层内大气气溶胶和卷云的光学特性以及大气水平能见度等,在阐述了大气气溶胶探测原理及信号处理方法的基础上,利用二极管激光泵浦的Nd:YAG固体激光器的二倍频波长(532 nm)激光为光源,设计了一台小型微脉冲米散射激光雷达,并利用标准大气模型对系统进行了仿真计算。仿真结果表明,在探测误差小于10%条件下,系统在白天和夜晚的探测高度分别为6 km和13 km。该系统还具有对人眼安全、能全方位扫描探测等特点,可应用于城市及特定场合(如厂区,大型公共场所)的大气环境监测,也可用于沙尘暴探测及其预警预报技术的研究。     

激光雷达对半干旱地区云层的观测

采用532 nm激光雷达在兰州的观测数据,根据计算得到的消光系数,分析了半干旱地区城区及乡村上层云的生消过程、云量分布、云的光学厚度.结果表明:半干旱地区云的分布有一定规律,中云春季所处的高度比冬季的高,厚度变化的振荡范围比高云的要大,平均光学厚度较高云的也略大.无论中云、高云,春季的厚度变化振荡范围都比冬季的要大.云形成的光学厚度占大气柱总光学厚度的比例为2.6%～99.3%,无明显的规律.订正模式需要进一步研究.     

硫代酸甲酯镍配合物的合成、结构及非线性光学性质

报道硫代酸甲酯(HL)及其镍的配合物(N iL2)的合成,通过紫外、红外、元素分析及单晶X射线衍射等对化合物的结构进行了表征.用调Q Nd:YAG脉冲激光做光源,通过Z-扫描技术研究了它们的三阶非线性光学性质.结果表明在生成配合物时,配体失去了一个质子,形成负一价的双齿配体,与二价镍配位,镍处于四配位的平面型环境;配合物在532nm的激光作用下,可显示出较强的三阶非线性光学效应.     

基于OPAC的典型环境中气溶胶组分的光学特性分析

利用基于Mie散射理论的云和气溶胶粒子的光学特性软件(OPAC)在不同激光雷达探测波段对一般大陆(典型气溶胶组分:水溶性、不溶性和烟尘气溶胶)、沙漠(典型气溶胶组分:水溶性、核模态矿物、积聚模态矿物和粗模态矿物气溶胶)和洁净海洋(典型气溶胶组分:水溶性、积聚模态海盐和粗模态海盐)3种环境下的气溶胶光学参数(散射系数、光学厚度和激光雷达比)进行了仿真研究,分析了各环境中光学参数随气溶胶组分数浓度的变化规律以及各组分对光学特性的影响.结果表明消光系数和光学厚度在不同激光波段、不同环境下均随组分数浓度线性递增,在上述环境中对消光系数和光学厚度影响最大的组分依次为水溶性气溶胶、积聚模态矿物气溶胶和积聚模态海盐气溶胶.激光雷达比变化规律十分复杂,受探测波长及气溶胶组分的双重影响,一般大陆环境中非水溶性气溶胶在2个波段上的影响占主导地位;沙漠环境中,不同波段上积聚模态矿物气溶胶对激光雷达比的影响最大;洁净海洋环境中,积聚模态海盐气溶胶对激光雷达比的影响最强.     

Spectral absorption coefficient of phytoplankton and its relation to chlorophyll a and remote sensing reflectance in coastal waters of southern China

The spectral absorption coefficient of phytoplankton in coastal waters of southern China is investigated. Large variations in the absorption coefficient of phytoplankton are found. The absorption coefficient of phytoplankton at 443 nm ranged from 0. 006 m- 1 to 0. 484 m - 1, with an average value of 0. 067 m - 1. The chlorophyll-specific absorption coefficient of phytoplankton is also a bio-optical varito pigment composition of phytoplankton and package effect. The chlorophyll-specific absorption coefficient of phytoplankton decreases with the increasing of chlorophyll a concentration. This relationship can be described by a power law function, with the parameters and the coefficient of determination r2 as functions of wavelength, but the parameters describing the relationships in present study differed from that in Case 1 waters, thus the regional adjustment of model parameters was of particular significance for improving the accuracy of bio-optical algorithms for estimation of Chl-a concentration and primary production from remotely sensed data. Regression analysis of reflectance (R rs) ratio and absorption coefficient of phytoplankton (a ph) indicates a close correlation between them, which means that it is possible to retrieve absorption coefficient of phytoplankton using ocean color remote sensing data in optically complex coastal waters.