海洋激光雷达漫射衰减系数反演方法研究

为了解决漫射衰减系数K d的反演依赖于原位测量数据的问题,提出了一种基于Klett和Fernald法反演K d的融合算法。该融合算法以Klett法反演结果为基准,计算出激光雷达比作为Fernald法迭代时的先验信息,再用Fernald法反演出更加精确的水体漫射衰减系数K d;并运用数学解析模型作为融合算法的仿真数据源,解决了实测信号数据量不足的问题,最后基于自研的双频激光雷达系统,利用海试数据对融合算法进行了实验验证。结果表明,融合算法反演得到K d值的均方根误差值为0.74 m-1,精度优于传统的Klett法和Fernald法;所提出的融合算法能够满足近岸浅海水体漫射衰减系数K d反演的收敛和精度要求,且能在没有原位现场环境先验信息的条件下快速计算激光雷达比。该研究对浅海水域的深度测量以及海洋剖面光学参数的测量是有帮助的。

配水管网中与有机物反应的余氯衰减动力学模型

提出一级二级反应组合动力学模型 ,用大量实验数据拟合模型中的参数 ,模拟配水管网系统中余氯衰减的水体消耗部分 .该模型定量反应了温度T、初始氯浓度c0 和TOC与余氯衰减之间的复杂关系 .除初始阶段外 ,组合模型可简化为一级反应模型 ;T、TOC和c0 与余氯衰减之间的关系分别可简化为指数关系、正线性关系和负线性关系 .该模型较好地解释了余氯衰减在初始阶段进行相对较快这一现象 .实验数据验证的结果表明 :该组合模型与实验数据吻合良好 。

机载激光测深近水面渗透误差修正的半经验波形分解方法

信号检测精度是影响机载激光测深最终测量成果的一项关键因素。针对绿激光在水面存在的近水面渗透现象,为提高水面信号检测精度,本文提出一种半经验波形分解方法。该方法通过简化激光辐射传输过程构建一种符合波形实际情况的半经验信号卷积模型,并利用基于航迹和影像数据人工选取的深水波形样本估计模型中水体参数初值及取值范围,在波形先验的约束下基于信赖域算法实现波形各组成部分的精确重构,从而确定水面信号位置并修正近水面渗透误差。试验结果表明,本文方法在波形分解中将理论与经验结合,可较好地适应不同水深下的波形,能够在保证高拟合度的同时提升水面信号的检测精度,相比去卷积算法和传统波形分解方法,本文方法在精度上分别提高了44%和51%。

海水吸收光谱测量方法比较—定量滤膜技术和现场测量方法

本文对水体吸收光谱的2种测量方法进行了比较,这2种方法分别为基于分光光度计的定量滤膜技术和吸收衰减仪的现场测量方法。为了检验和比较这2种测量方法的不同,同时对两类不同类型水体的吸收系数进行了测量。其中一类水体为实验室培养的单种藻类水体,共有36个样本,包括4大类,分属16个种;另一类水体为黄海水域的水体,包括49个站位数据,基本覆盖了南黄海水域,440 nm的吸收系数在0.05～2.0 m-1之间。结果表明,不同波段实验室培养的单种藻类水体两者测量吸收系数的相关系数平方在0.96～0.98之间,相对均方根误差为14%～16%之间;对于黄海水体的测量,相关系数的平方在0.90～0.94之间,相对均方根误差在14%～27%之间。2种测量方法对这两类水体吸收系数的测量均具有很高的一致性,其中实验室培养的单种藻类水体的测量结果的一致性好于黄海水体的测量结果。

基于CZMIL Nova的中国海岸带机载激光雷达测深潜力分析

浑浊水体导致激光脉冲能量急剧衰减,并在回波信号中产生大量噪声,导致点云密度降低,甚至无法探测到水底。因此机载激光雷达测深作业需要水体光学特性信息提供支撑,以减少无效测量。首先,基于CZMIL Nova理论测深,根据MODIS反演的中国海域水体漫衰减系数K_d(490 nm)数据,计算CZMIL Nova在海岸带水域的最大理论测深值,最大理论测深超过GEBCO(general bathymetric chart of the oceans)水深数据的区域,即为潜在可测区;然后,根据最大理论测深与GEBCO水深比值倍数进行可测潜力分类;最后,选取从清澈到浑浊3种水域实测数据对分类的合理性进行验证。结果表明,中国近海有21. 19万km^2区域具备开展机载激光雷达测深工作的潜力;适合开展海陆一体连续测量的区域为海南岛文昌—东方段、北海及雷州半岛东西岸、山东半岛日照—青岛段、辽东湾银州—绥中段,根据K_d(490 nm)值估算分别为水深20~40 m,10~20 m,20~25 m,10~15 m以浅范围。

距离选通水下成像系统成像范围的分析与计算

距离选通水下激光成像系统是一种基于时间标记原理的水下光电成像系统,它能够有效抑制水体后向散射光的干扰,提高目标探测距离,具有较高的军事和民用价值。距离选通水下激光成像系统在对距离未知的目标搜索过程中,准确地设置系统的搜索范围,对于提高距离选通成像系统对距离未知目标的搜索效率具有重要的意义。根据距离选通成像原理,搭建了距离选通成像实验系统,建立了成像系统的几何模型,分析并计算了距离成像系统的最小探测成像距离和最大探测成像距离,给出了最小探测成像距离和系统结构参数之间关系的仿真计算结果,并用实验验证了最大探测成像距离与水体衰减系数之间的关系。