应用Hydrolight模式研究含油水体辐射传输特性的关键技术 被引量：4

1

作者 黄妙芬 骆蔚健 +2 位作者 刘杨 邢旭峰 庄炀 《海洋技术学报》 2019年第3期7-14,共8页

辐射传输模式Hydrolight在国际水色遥感研究领域已被广泛用于解决水体光学的各种问题,也是进行石油类污染水体辐射传输特性研究的有效模型.结合Hydrolight模式的机理、应用现状及含油水体的特点,提出了将该模式应用于光学特性复杂的石... 辐射传输模式Hydrolight在国际水色遥感研究领域已被广泛用于解决水体光学的各种问题,也是进行石油类污染水体辐射传输特性研究的有效模型.结合Hydrolight模式的机理、应用现状及含油水体的特点,提出了将该模式应用于光学特性复杂的石油污染水体辐射传输特性研究时需要解决的关键技术,包括测定石油污染水体吸收系数和散射系数、建立石油污染吸收和散射特性随波长和深度变化的参数化模型、确定油物质的吸附后悬浮颗粒物体散射函数模型等方面.依据2018年8月和2016年8月分别在辽宁大连港和辽宁盘锦辽河油田等区域测定的含油水体数据,讨论了这些关键技术的解决方案. 展开更多

关键词 hydrolight模式 石油污染水体 辐射传输 关键技术

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基于Hydrolight模拟的内陆水体光场的二向性 被引量：2

2

作者 申茜 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期649-658,共10页

为了进一步完善内陆水体光场的二向性研究,以水体固有光学量和水质参数为输入,采用Hydrolight辐射传输模型模拟了内陆水体光场的二向性分布,获得了二向性因子Q、f/Q随观测方向、波段的变化规律以及Q、f/Q受驱动要素的影响规律.结果表明:... 为了进一步完善内陆水体光场的二向性研究,以水体固有光学量和水质参数为输入,采用Hydrolight辐射传输模型模拟了内陆水体光场的二向性分布,获得了二向性因子Q、f/Q随观测方向、波段的变化规律以及Q、f/Q受驱动要素的影响规律.结果表明:f/Q随波段的变化大于随观测天顶角和观测方位角的变化,f/Q随观测天顶角变化大于随观测方位角的变化;观测方向对蓝光和近红波段f/Q的影响大于对绿光和红光f/Q的影响.Q、f/Q的驱动要素中太阳天顶角、悬浮物质量浓度、叶绿素a质量浓度、悬浮物后向散射概率及云量属于主导要素,在反演浑浊类水体水质参数时需要慎重对待;aCDOM、叶绿素后向散射概率、漫总比、风速等要素对光场二向性的影响可以忽略.总体而言,仅考虑二向性影响时,水质参数遥感反演时应尽量选用绿光和红光波段、观测天顶角在40°范围内、观测方位角在0°~150°和210°~360°内的遥感反射率数据,可以适当降低方向性观测引入的误差,提高水质参数反演精度. 展开更多

关键词 二向性 hydrolight 内陆水体 光学特性

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基于Hydrolight的太湖水体区域化固有光学模型参数率定与验证 被引量：6

3

作者 黄佳慧 段洪涛 +1 位作者 马荣华 张玉超 《中国科学院大学学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期613-625,共13页

神经网络作为相对理想的可以业务化运行的水色遥感建模方法,在训练过程中需要巨量的数据集;而实测数据无法满足要求,需要利用水体辐射传输软件Hydrolight模拟数据集.利用数值统计方法对太湖7期野外实测数据进行分析,确定利用Hydrolight... 神经网络作为相对理想的可以业务化运行的水色遥感建模方法,在训练过程中需要巨量的数据集;而实测数据无法满足要求,需要利用水体辐射传输软件Hydrolight模拟数据集.利用数值统计方法对太湖7期野外实测数据进行分析,确定利用Hydrolight模拟太湖遥感反射率时,需要输入的藻类颗粒物、非藻类颗粒物和有色可溶性有机物的比吸收系数、比散射系数等参数;利用这些参数模拟遥感反射比,并与实测光谱数据进行比较,发现二者相关性普遍在0.95以上,证明确定的太湖区域化参数符合模拟需要,具有较强的实用价值. 展开更多

关键词 太湖 II类水体 水色遥感 hydrolight 辐射传输模型

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Lee生物光学模型在不同水体组分特性下的适用性 被引量：2

4

作者 王胜强 陈晋 +2 位作者 杨伟 梁涵玮 朱晶晶 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期217-222,共6页

辐射传输模型和生物光学模型均可用于模拟水体遥感反射率.前者模拟精度高,但计算复杂,不利于水质参数的反演;后者简便易反演,但在浑浊水体中的模拟精度还有待进一步检验.本文通过设计大量不同组分浓度组成的水体,以辐射传输模型(即Hydro... 辐射传输模型和生物光学模型均可用于模拟水体遥感反射率.前者模拟精度高,但计算复杂,不利于水质参数的反演;后者简便易反演,但在浑浊水体中的模拟精度还有待进一步检验.本文通过设计大量不同组分浓度组成的水体,以辐射传输模型(即Hydrolight模型)模拟结果为真值,对生物光学模型(即Lee模型)模拟二类水体遥感反射率的精度进行了检验.结果表明:(1)除藻类悬浮物主导型水体外,Lee模型在所有波段的总体模拟误差在10%以内;(2)叶绿素a浓度反演算法常用波段光谱模拟误差较大;(3)刚好在水面以上与刚好在水面以下的遥感反射率显示出相似的模拟精度. 展开更多

关键词 遥感反射率 hydrolight模型 Lee生物光学模型

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混合光谱分解算法的太湖水体组分浓度反演分析 被引量：2

5

作者 陆超平 吕恒 李云梅 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期687-694,共8页

二类水体组份的遥感定量反演一直是水色遥感的难点和热点问题,原因在于其水体组分(纯水、叶绿素、悬浮物及CDOM)之间复杂的相互作用。本文引入光谱分解算法,通过Hydrolight软件模拟叶绿素、悬浮物和CDOM的标准反射率光谱,解决光谱分解... 二类水体组份的遥感定量反演一直是水色遥感的难点和热点问题,原因在于其水体组分(纯水、叶绿素、悬浮物及CDOM)之间复杂的相互作用。本文引入光谱分解算法,通过Hydrolight软件模拟叶绿素、悬浮物和CDOM的标准反射率光谱,解决光谱分解算法中"纯端元"难以获取的问题。在此基础上建立了二类水体组分光谱分解反演模型。模型表明,光谱分解系数之间有很强的独立性,能够作为独立变量估算对应组分浓度。对光谱分解建模数据建立波段比值模型,用不同时期的同步实测数据,对光谱分解算法和比值模型进行比较验证,结果表明,光谱分解模型和波段比值模型的悬浮物反演平均相对误差分别为:22.4%和37.7%。验证结果:光谱分解算法相对于传统的经验模型,具有一定的季节通用性。叶绿素浓度估算模型的平均相对误差为31.7%,反演精度不高。其因是由于叶绿素浓度相对于非藻类悬浮物浓度过低,平均浓度分别为17.3μg/L和78.6mg/L,叶绿素的光谱信息在一定程度上被高悬浮物掩盖。 展开更多

关键词 光谱分解 太湖水体 hydrolight

原文传递

水体多次散射作用对分析模型f值贡献率的影响因素分析 被引量：1

6

作者 黄昌春 李云梅 +1 位作者 孙德勇 乐成峰 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2009年第4期171-178,共8页

基于HYDROLIGHT光学模拟软件模拟水表面以下辐照度比R（0^-）和参数厂值，着重分析多次散射作用对f值的贡献率以及太阳天顶角、风速和bb／（a＋bb）对贡献率的影响，结果表明：多次散射作用对参数f的贡献率受到太阳天顶角、风速和bb／（... 基于HYDROLIGHT光学模拟软件模拟水表面以下辐照度比R（0^-）和参数厂值，着重分析多次散射作用对f值的贡献率以及太阳天顶角、风速和bb／（a＋bb）对贡献率的影响，结果表明：多次散射作用对参数f的贡献率受到太阳天顶角、风速和bb／（a＋bb）的共同影响，使得多次散射作用具有一定的时空差异；贡献率Pms在太阳天顶角从0（°）～85（°）的范围内，随太阳天顶角的增加呈现波动状态，但这种波动随bb／（a＋bb）值的增加而减弱，Pms在0m／s到4m／s的范围内存在较大的波动，而当风速增加到4m／s时，几乎不随风速的变化而变化；多次散射作用对参数f的贡献率最大值可以达到24．41％，因此在内陆湖泊高散射特性水体中必须考虑多次散射作用对R（0^-）的影响。 展开更多

关键词 多次散射 贡献率 hydrolight 模拟g值

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基于Gordon模型的多次散射项参数化研究

7

作者 黄昌春 李云梅 +4 位作者 王桥 孙德勇 乐成峰 金鑫 王彦飞 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期127-133,共7页

针对内陆湖泊高散射特性水体，利用Hydrolight模拟软件模拟不同散射系数、风速、太阳天顶角条件下水表面以下辐照度比R（0^-）与bb／（a＋bb）的比值g，利用Gordon线性方程和二次方程对g值进行拟合，分析散射系数、风速、太阳天顶角等... 针对内陆湖泊高散射特性水体，利用Hydrolight模拟软件模拟不同散射系数、风速、太阳天顶角条件下水表面以下辐照度比R（0^-）与bb／（a＋bb）的比值g，利用Gordon线性方程和二次方程对g值进行拟合，分析散射系数、风速、太阳天顶角等因素对拟合方程系数和多次散射项的影响，分析结果表明二次方程系数受太阳天顶角和风速影响的范围明显小于线性方程，并且与线性方程相比二次方程对多次散射作用的表达和实际状况以及前人研究结果更加相符，从而建立高散射特性水体中考虑多次散射作用的水表面以下辐照度比R（0^-）与bb／（a＋bb）的改进关系式，利用新的模拟数据对该表达形式进行检验，误差范围为-4．0158％～4．4981％，说明该模型能够较好地应用于R（0^-）的精确计算或利用R（0^-）准确反演固有光学属性，在湖泊水色遥感方面具有较好的应用前景． 展开更多

关键词 多次散射 水表面以下辐照度比 hydrolight模拟

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下行漫衰减系数K_d(z)分析求解

8

作者 黄昌春 李云梅 +1 位作者 孙德勇 乐成峰 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期112-119,共8页

漫衰减系数K(z)是湖泊光学研究中的重要光学参数,而其中下行漫衰减系数Kd(z)目前的计算方法主要是经验算法,而这些方法对于理解Kd(z)以及影响Kd(z)计算不确定性的分析是远远不够的,本文通过求解辐射传输方程得到K(z)的解析模型,分析固... 漫衰减系数K(z)是湖泊光学研究中的重要光学参数,而其中下行漫衰减系数Kd(z)目前的计算方法主要是经验算法,而这些方法对于理解Kd(z)以及影响Kd(z)计算不确定性的分析是远远不够的,本文通过求解辐射传输方程得到K(z)的解析模型,分析固有光学属性bab((zz))以及表观光学属性ud(1z)和uu(1z)对计算K(z)时误差引入的敏感度,根据其敏感度为0的分界点,推演出Kd(z)在bab((zz))1和bab((zz))1条件下的综合分段模型,预测值与Hydrolight模拟值方差为1.002 3,标准差为1.001 1. 展开更多

关键词 漫衰减系数 敏感度 hydrolight模拟

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油沙藻混合水体遥感反射率光谱特征分析

9

作者 黄妙芬 骆蔚健 +2 位作者 邢旭峰 刘杨 张楠楠 《海洋湖沼通报》 CSCD 北大核心 2022年第6期14-22,共9页

在石油类污染水体中,通过遥感技术获取的遥感反射率(Remote sensing reflectance,R_(rs))主要是油(石油类物质)、沙(悬浮泥沙)和藻(叶绿素)三种水体组分共同贡献的结果。基于现有的油藻混合水体R_(rs)光谱的研究基础,本文通过添加悬浮... 在石油类污染水体中,通过遥感技术获取的遥感反射率(Remote sensing reflectance,R_(rs))主要是油(石油类物质)、沙(悬浮泥沙)和藻(叶绿素)三种水体组分共同贡献的结果。基于现有的油藻混合水体R_(rs)光谱的研究基础,本文通过添加悬浮泥沙组分,进一步研究油沙藻混合水体R_(rs)光谱变化特征,旨在提高基于R_(rs)所建立的石油类污染浓度C_(oil)遥感反演模型的精度。将2018年8月25—27日在辽宁省大连港海域针对石油类污染水体所测量的现场数据作为输入参数,采用浓度配比方式,基于辐射传输模型Hydrolight对R_(rs)光谱数据进行模拟,并对纯沙、油沙、油沙藻等不同组合水体的R_(rs)光谱变化特征展开分析。结果表明:(1)在纯沙单组分水体中,不同浓度的R_(rs)在440 nm处出现了交汇,交汇处前后R_(rs)的光谱变化在量级和形状上有明显的差异;(2)在油沙双组分混合水体中,R_(rs)的峰值随着悬浮泥沙浓度C_(spm)的增加逐渐增大,并往长波方向移动,逐渐反映为悬浮泥沙的光谱特性,且在C_(spm)较高的情况下,R_(rs)随波长λ的变化在550~600 nm之间呈现出一个峰值,随着C_(oil)的增加R_(rs)的峰值随之下降,但光谱形状变化不大;(3)在油沙藻三组分混合水体中,R_(rs)的量值存在随着C_(spm)的增加而逐渐增大,但随着C_(chl)的增加而逐渐下降的现象;当C_(oil)>1.0 mg/L时油类物质对R_(rs)光谱的影响开始显现出来,这种影响主要表现在R_(rs)的量值,光谱形状变化不大,这表明油类物质对R_(rs)的影响主要是通过附着在沙(悬浮泥沙)和藻(叶绿素)之上的方式而进行的。 展开更多

关键词 遥感反射率R_(rs) hydrolight 石油类物质 悬浮泥沙 叶绿素

原文传递

巢湖藻类高斯垂向分布结构参数的遥感估算 被引量：5

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作者 梁其椿 张玉超 +2 位作者 薛坤 段洪涛 马荣华 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期546-557,共12页

藻类垂向分布异质性导致了遥感反演的湖泊表层叶绿素a浓度结果与单元水柱内藻类生物量间不存在一一对应的关系,因此有效确定藻类垂向分布结构是遥感反演湖泊藻类生物量的基础.受自身因素和外环境条件的影响,藻类垂向分布结构呈现出多种... 藻类垂向分布异质性导致了遥感反演的湖泊表层叶绿素a浓度结果与单元水柱内藻类生物量间不存在一一对应的关系,因此有效确定藻类垂向分布结构是遥感反演湖泊藻类生物量的基础.受自身因素和外环境条件的影响,藻类垂向分布结构呈现出多种类型,其中高斯类型应用最广.本文基于3200组HydroLight模拟的高斯垂向数据构建BP神经网络,实现用MODIS数据相对应的3个波段的遥感反射比R_(rs)(469)、R_(rs)(555)、R_(rs)(645)和表层叶绿素a浓度共同估算高斯垂向分布结构参数h和σ.经巢湖地面实测数据验证显示,h和σ的估算值与实测值的相关系数分别为0.97和0.95,对应的相对误差分别为13.20%和12.36%,两者相对误差同时小于30%的占总数据量的87.5%,表明该BP神经网络估算巢湖藻类高斯垂向分布结构的有效性和准确性,为基于卫星遥感数据获取湖泊藻类生物量提供了重要的理论基础. 展开更多

关键词 叶绿素A 高斯垂向分布 hydrolight BP神经网络 巢湖

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油藻混合水体遥感反射比光谱分析 被引量：4

11

作者 骆蔚健 黄妙芬 +1 位作者 杨俊杰 王欣 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期49-60,共12页

辐射传输模式HydroLight是研究水体辐射传输特性的有效工具,同时也是进行石油类水体辐射传输特性的有效模型。本文基于2018年8月在辽宁大连港海域实测的石油类污染水体的表观及固有光学量数据,通过设置不同浓度的配比模拟试验,利用Hydro... 辐射传输模式HydroLight是研究水体辐射传输特性的有效工具,同时也是进行石油类水体辐射传输特性的有效模型。本文基于2018年8月在辽宁大连港海域实测的石油类污染水体的表观及固有光学量数据,通过设置不同浓度的配比模拟试验,利用HydroLight对油类物质和藻类物质的单一组分和两者混合水体的遥感反射比(remote sensing reflectance,Rrs)光谱进行了模拟。模拟结果表明:(1)在仅含油类物质单一组分的水体中,R_(rs)随着油浓度Coil的变化分为两个特征波段:400~480 nm和480~700 nm。在400~480 nm波段范围内Rrs随C_(oil)的增加而减小,在480~700 nm随C_(oil)的增大而增大;(2)在仅含藻类物质的单一成分水体中,叶绿素的光谱特性需要其浓度C_(chl)达到一定值才能表现出来,在低C_(chl)时的R_(rs)光谱特性反映为纯水的光谱特性;(3)在油藻混合水体中,随C_(oil)的增加会增大叶绿素的R_(rs),但不会明显改变叶绿素的R_(rs)随波长的变化趋势,这说明油藻混合水体的光谱形状主要受叶绿素的影响,油类物质的存在只改变光谱的量值。利用HydroLight对石油类污染水体的R_(rs)展开研究,有助于丰富水色遥感基础研究,对完善各类水体生物光学模型研究具有重要的理论意义。 展开更多

关键词 遥感反射比 hydrolight 油类物质 叶绿素

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基于辐射传输模型的GOCI晨昏时段数据的可用性分析

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作者 乔丰 陈建裕 徐钰颖 《海洋信息》 2021年第1期28-39,共12页

GOCI作为首颗静止轨道海洋水色卫星搭载的地球同步海色成像仪,每日获取8个时相的海表观测数据,成为监测晨昏时段海洋现象的重要遥感数据源。GOCI高频次连续观测的数据已广泛用于海面流场反演、水色要素日变化分析等近海应用。针对目前G... GOCI作为首颗静止轨道海洋水色卫星搭载的地球同步海色成像仪,每日获取8个时相的海表观测数据,成为监测晨昏时段海洋现象的重要遥感数据源。GOCI高频次连续观测的数据已广泛用于海面流场反演、水色要素日变化分析等近海应用。针对目前GOCI数据验证与质量评价较少涉及晨昏时段数据,本文基于GOCI传感器参数,利用OSOAA、HydroLight和6SV等辐射传输模型比较中午时段、晨昏时段的GOCI数据及其GDPS软件处理结果的差异。研究表明:HydroLight和6SV辐射传输模型的耦合结果略好于OSOAA辐射传输模型,两种算法基于GDPS软件处理结果的光谱模拟数值与卫星观测值的比较差异均小于10%,且两者差异随波长不同而变化。北京时间9点半、13点半的GOCI两个时刻的比较结果与中午时段的差异并不明显,412-680波段的偏差范围为5%~10%,745nm、865 nm波段的偏差为10%~15%;而8点半、14点半和15点半等3个时刻的660nm、680nm、745nm、865nm波段的差异显著,接近或高于20%。 展开更多

关键词 GOCI 海表观测数据 辐射传输模型 hydrolight 6SV OSOAA TOA

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水中油对水体下行漫衰减系数的影响

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作者 杨俊杰 黄妙芬 +1 位作者 邢旭峰 王忠林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第9期109-117,共9页

下行漫衰减系数(kd)是海洋光学领域的重要光学参数之一。利用大连港现场实测的含水中油水体光学参数和辐射传输模型Hydrolight模拟含水中油水体水下光场,分析水中油对水体kd的影响,并根据模拟结果构建kd半分析模型。结果表明,在可见光波... 下行漫衰减系数(kd)是海洋光学领域的重要光学参数之一。利用大连港现场实测的含水中油水体光学参数和辐射传输模型Hydrolight模拟含水中油水体水下光场,分析水中油对水体kd的影响,并根据模拟结果构建kd半分析模型。结果表明,在可见光波段,不同水深的kd光谱随着水中油浓度的增加而升高;随着水中油浓度的增加,kd随水深增加而升高的趋势更为明显,且接近其定常渐进值的速度越快;含水中油水体吸收系数及后向散射系数对kd的贡献与自然水体不同,使得含水中油水体与自然水体kd半分析模型的参数值差异明显,因此,自然水体kd半分析模型无法满足含水中油水体的精确计算需求。通过模拟结果构建的kd半分析模型可以进一步计算得到精度较高的下行辐照度,为快速模拟含水中油水体水下光场提供了可靠的解决方案。 展开更多

关键词 海洋光学 下行漫衰减系数 半分析模型 大连港 hydrolight

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