黄、东海区光谱漫衰减系数特性研究

利用剖面仪于 2003 年 3—4 月在黄、东海实测的水下向下辐照度剖面数据,建立了黄、东海光谱漫衰减系数模型。在 400 ～ 600 nm 波段,漫衰减系数和波长之间存在近似的线性关系。每一个波段的漫 2衰减系数与 490 nm 波段的漫衰减系数 Kd(490) 最小二乘法线性回归的 R 值都超过了 0.99。通过对光谱 2散射直线的斜率与波长进行回归,可以得到光谱散射曲线的斜率与波长的关系,R 值为 0.974。利用本文建立的光谱漫衰减系数模型,可以从一个已知波段漫衰减系数反演出任何另外一个波段的漫衰减系数,从而大大地减少了在水色反演中未知因子的个数。并且,利用现场的实测数据对模型进行了检验和误差分析。各通道的反演误差随着 Kd (490) 的增加而总体降低,在 Kd (490) 较低区域,反演误差值虽然较高,但大部分集中在 20 % 以内。各通道平均反演误差范围在 9% 以下。

水下光场平均余弦的计算

平均余弦是海水重要的表观光学参数之一。本文分析比较不同水质参数下平均余弦随散射次数以及传输距离的变化规律,得出准直光束在不同水质海水中散射次数的分布及极限。

水下辐照度分布的异常尖峰现象及其机理初探

简述了水下辐照度异常尖峰分布现象和它的主要特征，根据海水光学参数的关系及水下总辐射的指数衰减方程导出了上行和下行辐照度垂直分布的三参数模型，该模型包括三个参数：海水体吸收系数ａ（ｚ）、后向散射系数ｂｂ（ｚ）和平均余弦的初始边界μ，（０）。利用该模型对几种典型水体中辐照度垂直分布的模拟结果与海上实测结果很一致。在模拟计算基础上，分析讨论了异常尖峰的产生机制。

利用Sea WiFS反演海水透明度的模式研究

海水透明度是描述海水光学特性的一个基本参数.根据水下光辐射传输理论及对比度传输理论,建立了海水透明度的半分析定量遥感模式.利用大量实测透明度资料对模式进行了验证,结果表明遥感反演透明度与实测透明度的相关系数为0 84,绝对平均误差为4 17m,相对平均误差为22 6%.最后利用建立的模式和Sea WiFS卫星资料制作了我国海域1999年的月平均透明度遥感产品.

水下光图象中反向散射和小角度正向散射噪声的抑制

本文首先分析了水下光图象的特性——极其低劣的对比度和分辨率.指出了影响水下光图象质量的因素主要是反向散射和小角度正向散射.从而建立了水下光图象的数学模型.然后分析设计了一种适合于处理水下光图象的自适应增强滤波器.并结合水下光图象的特点以及此算法存在的三个严重缺陷:①产生“振铃”响应;②产生“椒盐”噪声;③由于图象中存在较高频率的噪声,在增强图象细节的同时,也增强了图象噪声,分别进行了深入的探讨并加以改进.从而较完善地提出了改进的自适应增强滤波器算法.针对水下图象处理后,效果令人满意.

舰船尾流中脏气泡光的散射特性

阐述了舰船尾流气泡的分布特性和气泡数密度的衰减特性。基于Mie散射理论,计算和分析了干净 气泡和脏气泡光的背向散射特性,群体干净气泡和脏气泡光的背向散射特性.

非弹性散射对水体遥感反射率影响的数值模拟

基于矩阵算法建立了一个可用于模拟水体非弹性散射过程的水体辐射传输数值模型。该模型采用单个均匀介质层中辐射能量随深度增大而呈指数衰减的假设,将非弹性散射作为源矩阵算子引入到矩阵算法当中进行解算。通过Mobley水体辐射传输标准问题7的验证以及与Hydrolight 5.0结果的比较,说明该模型对多次散射和非弹性散射的处理是正确的,是一个适合于全面模拟水体各种辐射传输过程的数值计算模型。同时在该模型的基础上利用三分量模型,模拟分析了水体各成分对水体非弹性散射的影响以及非弹性散射在遥感反射率中所占的比重。分析结果表明拉曼散射只在清洁水体中对遥感反射率的贡献较大。而随着水体中黄色物质浓度和叶绿素浓度的提高,相应波段的遥感反射率中非弹性散射所占的比重不断提高,但是叶绿素和黄色物质彼此之间却是相互抑制对方的非弹性散射作用。另外悬浮泥沙对非弹性散射作用的削弱非常明显,在高浓度悬浮泥沙水体中非弹性散射过程甚至可以忽略。

水下物体偏振成像探测的实验研究

偏振包含丰富的物体表面反射、散射信息,可有效提高成像探测能力。当前,水下物体偏振成像探测实验主要集中在偏振度研究,而缺乏对Stokes矢量各元素成像效果的研究。通过水槽实验,开展不同水下物体放置深度、泥沙浓度、目标物材质及探测波段的因素对偏振成像探测的影响。结果表明,偏振成像可获得比传统辐射强度成像更为清晰的水下目标物图像,能够更好地获取水下物体的边界轮廓、纹理等信息,可以有效抑制水体对光的吸收、散射影响;与传统的辐射强度成像相比,偏振成像图像的信息量随目标物放置深度衰减较为缓慢,可探测更大深度的水下目标;泥沙浓度对偏振图像的影响比辐射强度图像大,但偏振图像仍然可以较好地在高泥沙水体中检测出目标物的边缘轮廓,且比传统辐射强度图像更为清晰;波长对水下物体偏振成像探测具有一定的影响,在清洁水体,蓝绿波段偏振成像总体效果最佳。