天空光遮蔽法在高叶绿素水体中的阴影问题研究

天空光遮蔽法(SBA)是一种直接测量离水辐亮度的方法.该方法通过浮体结构实现,其关键是用于屏蔽天空光的元件——遮光锥.目前浮体结构及遮光锥在高叶绿素水体中产生的阴影效应尚不清楚.本研究依前人经验建立了SBA测量系统,评估浮体结构对SBA的影响发现:在晴天,辐亮度光谱仪观测方位角处于0°~90°以及270°~360°时,浮体结构带来的影响可以忽略;在阴天,浮体结构对各观测方位角的离水辐亮度测量值均有显著影响,即现有的浮子系统SBA可能并不适用于阴天条件.而关于遮光锥阴影问题的探讨发现,在高叶绿素水体中(叶绿素质量浓度50mg/m3),若将遮光锥阴影半径由原设计的4.5cm减至2.2cm,Gordon自阴影校正模型的临界太阳天顶角可由37°降至12°.     

红外偏振效应特性分析

偏振效应是光波重要的特性,对偏振信息进行测量作为一种新型的探测手段,可以获取探测物的额外信息,是对传统红外遥感和探测手段的有力补充,目前已成为一研究热点。本文通过建立理论仿真模型,对红外辐射产生偏振效应的机理进行初步分析,分析了红外辐射(包括自发辐射和反射辐射)偏振效应的一些典型特性,重点分析了观测角度、材质(折射率)、表面状态以及温度等因素对目标的红外偏振效应特性的影响情况。通过搭建的红外偏振信息测量系统获取红外偏振数据,进行了一系列的验证性实验,结合对实验数据的分析,总结得出相关结论。     

叶绿素a二水多聚体电极的光电效应

从鲜菠菜叶中提取叶绿素,用糖柱分离得纯叶绿素 a,再用水处理制得叶绿素 a 二水多聚体.并对其光谱特性进行了研究.用铺展法和电沉积法制得叶绿素电极.测量了其光感电位.研究了叶绿素 a 二水多聚体对光感电位的影响.结果表明,叶绿素 a 二水多聚体能在异辛烷溶液中用电沉积法制成叶绿素电极.     

利用偏振态法测量光纤偏振效应

在庞加莱球的基础上,对原来偏振模色散的测量方法进行了理论分析,研究表明,一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量.通过推导,提出了利用偏振态测量二阶偏振模色散的方法.此外,基于具有偏振相关损失和双折射的密勒矩阵洛伦兹变化特性,推导出利用偏振态测量偏振相关损失的简化方法,证实了测量偏振相关损失取决于密勒矩阵的第一列元素,该方法对于偏振相关损失的测量只需要2个输人偏振态,因此具有测量速度快和测量误差小的优点.实验的测量结果证实了利用偏振态测量2种光纤偏振效应的可靠性.     

离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性

基于矢量瑞利-索末菲衍射积分,研究了离轴径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性,推导了离轴径向偏振高斯光束在自由空间中非傍轴传输的解析表达式,并与傍轴的情况进行了对比.研究表明:f参数、离轴系数和传输距离对径向偏振高斯光束的非傍轴传输特性有着重要的影响,而且,传输距离较远,离轴径向偏振光束的光斑向光轴靠拢,表现出较强的离轴修复能力.这些结论在多束离轴激光束进行光束合成和光束整形的研究中具有重要意义.     

激光目标反射偏振特性及探测系统

该文研究了激光目标反射后的偏振特性,给出了目标反射后的一些物理参数,如后向反射能量、偏振度等。为区分初始偏振辐射和非偏振辐射,讨论了垂直和水平偏振探测系统及激光发射系统,使从镜面目标反射的初始偏振信号能够复原,同时又排除了非偏振状态的随机偏振辐射。     

粗糙表面反射辐射偏振特性研究

为分析和研究粗糙表面反射辐射偏振特性及在目标表面二维空间的分布状况,基于偏振双向反射分布函数模型,推导出了粗糙表面反射辐射偏振度的一般表达式.针对不同材料涂层表面,综合考虑了表面漫反射和镜面反射,对偏振度进行了计算,分析了不同材料折射率及粗糙度下偏振度的分布.计算结果与实际测量数据基本吻合,为实际测量提供一定的理论指导.     

基于分区的太湖叶绿素a遥感估测模型

以太湖为研究区域,测试水体的反射光谱和表层水质并分析叶绿素的光谱特征,对比MODIS波段并找出与叶绿素a质量浓度相关性较好或对叶绿素a质量浓度变化较为敏感的波段,根据主成分变换后的MODIS图像色调对太湖进行分区并分别用主成分、单波段及波段组合因子建立各区内相应的叶绿素a质量浓度估测模型.结果表明:对太湖合理分区可以提高叶绿素a质量浓度的遥感估测精度;经过主成分变化后的第2主成分,MODIS波段1,3~4,10~14的反射率及波段反射率组合可以较好地估测分区后的叶绿素a质量浓度.     

光纤光栅中双折射致偏振相关特性

为了研究光纤光栅在横向压力作用下的双折射效应,讨论了光纤光栅中双折射所致的透射特性以及偏振相关特性的变化。通过仿真分析了起偏角对传输特性的影响,研究了双折射效应引起的光纤光栅偏振相关特性。利用传输矩阵法,仿真分析了光栅的参数、结构类型、光纤本征双折射和光栅中光致双折射对偏振相关损耗的影响,并利用邦加球分析了经光栅双折射作用的透射光偏振态的变化。结果表明,双折射的大小和偏振相关损耗以及第一斯托克斯参量之间存在单调递增关系。此结论为利用光纤光栅的偏振特性进行弱压力传感测量提供了基础。     

基于气象和空气质量观测数据的日太阳辐射估计

研究城市气象参数与城市近地面污染物对水平面太阳辐射强度的影响,并尝试建立水平面太阳辐射与气象、城市空气污染物观测数据的回归模型.1)收集了广州市2009~2012年水平面日太阳总辐射、地面气象数据、近地面空气污染物历史记录数据;2)根据太阳辐射传输理论和前人相关研究进行水平面太阳辐射的影响因素分析,并对收集到的数据进行处理;3)对水平面太阳总辐射、地面气象、近地面污染物浓度的观测数据进行相关性分析,分别建立了总体样本和分区间样本下的水平面太阳总辐射与气象、空气污染物观测数据的回归模型.结果表明,用单一回归模型解释各种影响因素对太阳辐射的削弱并不合理,而分区间样本下的分段回归模型反映了水平面太阳总辐射的随气象变化和颗粒物浓度变化的规律,预测结果也较为准确.     

Hyperspectral retrieval model of phycocyanin in case II waters

Phycocyanin, a functional protein found in blue-green algae, with characteristic absorption peak around 620 nm, can be used to detect the quantity of blue-green algae in waters. Spectral characteristics of phycocyanin were studied by measuring hyperspectral water leaving radiance and absorption curve, and the results showed that the absorption peak of phycocyanin around 620 nm was evident in the curve of water leaving radiance. Bio-optical model of phycocyanin was set up with analytical methods and calibrated with error analysis. Linear relationship between phycocyanin concentration measured and that retrieved with calibrated bio-optical model (R = 0.755) was better than that retrieved with the band ratio of 709 nm/620 nm (R = 0.729), which proved that the calibration was neces-sary for improving the accuracy of phycocyanin concentration.     

不同物候期的玉米单叶偏振反射特征分析

简要地阐述了不同物侯期玉米单叶的偏振反射特征,并对影响玉米单叶偏振反射的主要因素：物候期、方位角、光线入射角、探测角、波段等进行了分析,其结果对偏振光遥感的理论研究,、玉米生长状况及产量评估有一定的意义。     

液体表面偏振反射特征研究

简明地阐述了水、油等液体表面的偏振反射特征,分析得到影响液体表面偏振反射的主要因素有液体的种类,波段、方位角、探测角以及光线入射角,这一结果对遥感的定量研究具有一定的理论意义与应用价值。     

神经网络在岩石多角度偏振光谱识别中的应用

依据岩石多角度偏振光谱反射特征数据,运用神经网络方法,对反射特征相近的岩石加以识别.在识别中以不同方位角、反射角及入射角的反射比等参数作为训练样本及测试样本,训练样本经过网络学习、训练得到神经网络模型,测试样本对神经网络模型进行检验,实验证明将神经网络应用于岩石多角度偏振遥感技术是岩石识别的一种切实可行的方法.     

Preliminary study on the orbit cross-calibration of CMODIS by SeaWiFS

MostareasofChinaSeasbelongtocase 2water ,andthealgorithmbasedontheratioofgreentoblueisnotsuitabletothoseareas[1] becausetwoormoresubstanceswithdifferentopticalpropertiesarepre sentedwhichdonotco varywithchlorophyllacon centration .Thesemightbewaterwithexceptionalplanktonblooms (suchasredtides) ,discoloredbyretainedandorganicsuspendedmaterialsandthedis solvedorganismmaterial (DOM ) ,suchasacids .Itis,therefore ,essentialtodevelopmorechannelswithmoresensitivesensorsforChinesecoastalwaterdetec …     

Photometric modeling of the Moon using Lommel-Seeliger function and Chang’E-1 IIM data

The imaging intefferometer （IIM） aboard the Chang＇E-1 lunar orbiter is the first multispectral imaging spectrometer for Chinese lunar missions. Before science applications （e.g., FeO and TiO= mapping） of the IIM raw data, the radiance variation due to changes in illumination and viewing geometry has to be removed from the radiometrically calibrated IIM Level 2A images. To achieve this, we fit the IIM Level 2A radiance data with a Lornmel-Seeliger photometric model consisting of an exponential term and a fourth order polynomial in the phase function, without distinguishing between lunar maria and highlands. The exponential and the fourth order polynomial parameters are derived separately by fitting to two datasets divided at a solar phase angle threshold, avoiding a decrease in the phase function close to zero phase angle. Different phase angle thresholds result in coincident fitting curves between 20° and 75°, while large discrepancies occur at other phase angles. Then the derived photometric model is used to normalize the IIM Level 2A data to radiance values at an incidence and phase angle of 30° and emission angle of 0°. Our photometric model is validated by comparing two photometrically normalized IIM radiance spectra covering the same areas, showing a relative deviation consistent with the IIM preflight calibration.     

The concept of effective emissivity of nonisothermal mixed pixel and its test

Based on two preconditions, the local thermal equilibrium is satisfied and emissivities do not change with temperature, the concept of component effective emissivity of nonisothermal mixed pixel has been put forward and then the radiant directionality model of nonisothermal mixed pixel constructed from it. Our study shows that the component effective emissivity is associated with geometric structure, optical properties of target, and viewing angle, but does not depend on the component temepratures. The component temperatures can only change the ratio of component radiance to the total radiance of the mixed-pixel. The total effective emissivity of this pixel is the complement of its directional-hemisphere reflectance. After the simulation of component effective emissivity of the discrete cones and continuous vegetation canopy (winter wheat) by the Monte Carlo method, our model of radiant directionality of nonisothermal mixed pixel have been proved by lab and field measurements.     

Retrieval of suspended sediment concentrations in the turbid water of the Upper Yangtze River using Landsat ETM+

For the remote areas like the Longitudinal Range-Gorge Region (LRGR), it is hard to measure the suspended sediment concentrations (SSC). This study attempted to estimate SSC by employing the three atmospheric correction methods: COST, iCOST (modified from COST) and TZB5 (newly proposed). TZB5 can more accurately determine the atmospheric transmittance along the sun-ground surface path (TAUz) from the solar zenith angle (TZ), and it uses Band 5 to eliminate the path radiance of Bands 1–4. The water surface reflectance at Band 4 obtained using TZB5 has a stronger relation with SSC within the range of 0–3000 mg/L. The developed algorithms could accurately estimate SSC directly from ETM+ images in the turbid Upper Yangtze River, and were also effective in the Middle Yangtze River.

     

视角增大的集成成像3D显示系统

本文设计了一个视角增大的集成成像3D显示系统.该显示系统由显示屏、一列凸微透镜阵列、一列凹微透镜阵列及两列正交偏振片阵列组成.显示屏用来显示微图像阵列,偏振片阵列用来消除相邻图像元之间的串扰,两列微透镜阵列用来再现3D像.本文所设计的集成成像3D显示系统中图像元经过凸透镜所成像的节距影响视角大小,由于像的节距大于图像元的节距,所设计显示系统的视角大于传统集成成像的视角.本文给出了视角理论分析的仿真实验验证,实验结果与理论分析一致     

基于ASD光谱仪的悬浮泥沙光学衰减系数研究

 设计了基于ASD光谱仪的玻璃水槽实验,测量人工光源穿透不同水深、不同质量浓度含沙水体的辐亮度,以纯水为参照,得出了某一粒径组成下不同质量浓度悬浮泥沙在350~920 nm波段范围内的光学衰减系数。实验泥沙样本的光学衰减系数光谱特征单一,随着波长的增大逐渐减小,表现为一条略倾的曲线,且正比于泥沙质量浓度。在0~0.15 m深度范围内的,相同质量浓度的泥沙光学衰减系数随水深的变化可以忽略不计。从350~920 nm,实验泥沙样本的单位质量浓度光学衰减系数从0.084缓慢减小至0.069 m²/g。