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光纤式高光谱剖面测量系统

马晓鑫  
【摘要】: 二类水体光学特性研究,特别是高光谱特性研究,是提升中国水色遥感水准的基本条件之一,但商品光谱仪难以应用于混浊水体表观光学特性的测量。本研究通过光纤将水下的光信号引至水面上的光谱仪,使本来专为水面上使用的光谱仪扩展为能够进行水下光学测量的剖面光谱仪,开发出一套适用混浊水体的高光谱剖面测量系统。系统主要包括: 1)测量范围从350nm到1050nm的便携式高光谱仪(GER1500,512波段); 2)15m的PCS光纤(芯径0.6mm,两端SMA端子),并配合一个自制连接头,使光纤接头能够尽可能地靠近GER1500光谱仪的光栅; 3)质量轻、体积小并具有足够强度的浮子装置,为系统水下部分提供海面零基准; 4)空气中可见光及近红外波段反射率近于100%的水下漫反射板,通过其对下行光的反射使本来方向朝下的光纤探头进行下行光信号测量; 5)笔记本电脑,用来实时获取水下探头的深度数据和光谱数据。 运用本套系统,分别对内陆富营养化淡水水体(厦门大学芙蓉湖)、近岸混浊水体(福建沿岸)和远岸清洁水体(台湾海峡)进行了测试。大部分数据显示,水下上行光和下行光对深度有良好的指数衰减;水面下遥感反射率r_(rs0-)与用水面上法得到的水面上遥感反射率R_(rs)有良好的线性相关;490nm漫衰减系数K与叶绿素有很好的相关性。证明了本系统在混浊沿岸水水下光谱测量具有一定的可靠性和稳定性。关于r_(rs0-)和R_(rs)换算关系的经验公式,测试得到了与文献中不同的经验系数,两者的差异,还有待更多讨论。


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