测定叶绿素a浓度,漫散射衰减系数和离水辐亮度的海洋激光雷达

研制了一台多参数的主被动船载蓝绿光海洋激光雷达系统（ＢＬＯＬ），它可用于我国东海海域的海色遥感印证。该海洋激光雷达系统能被动地测量离水辐亮度Ｌｗ，主动测量漫散射衰减系数ｋ和叶绿素ａ浓度Ｃ。雷达系统安装在青岛海洋大学的调查船上（约２５００吨位），曾在２１个站位进行了实验。实验的区域从上海东开始到冲绳岛附近。用该海洋激光雷达系统测量的结果与用传统的方法测量的结果符合的很好。     

机载海洋激光测深系统参量设计与最大探测深度能力分析

详细讨论了机载海洋激光测深系统最大测量深度与相关因子之间的关系，并利用最小可探测信噪比为判据，对机载海洋激光测深系统在白天和晚上工作进行了数值模拟，通过比较最大测量深度与激光脉冲峰值功率、接收视场角、接收口径和光谱接收带宽等关系，确定了系统的主要参量。以确定的参量建立的系统具有白天49m和晚上65m的最大测深能力，可完全满足在沿岸带以及岛礁的测量要求。     

机载激光海洋测深系统接收FOV的研究

以"多次前向、单次后向散射"激光测深回波信号数学模型为理论基础,分析了接收FOV对激光测深回波信号的影响。讨论了不同海水深度情况下FOV损失因子与接收器FOV之间的关系。以辨别力指数D作为激光测深性能评价标准,分析了晴空条件下机载激光测深系统辨别力指数D与接收器FOV的关系,进一步得到在不同最大探测水深情况下的最优FOV。根据分析结果可以对机载激光测深系统的接收FOV进行优化,为我国研究新型的机载激光测深系统提供理论依据。     

温度、湿度及压强对激光在水中衰减特性的影响

从实验上研究了不同大气环境(温度、湿度、气压)条件下532 nm激光在水中的衰减特性. 实验结果显示大气环境对激光的衰减系数有着重要的影响. 衰减系数随大气压强的增加而减小, 随温度的增加而增加, 最大衰减系数出现在最高水温和最低气压条件下. 当气压低并且温度高时, 衰减系数最大, 最大衰减系数值是最小衰减系数的三倍.在实验测量的基础上, 详细分析了大气环境影响激光衰减特性的物理机理, 研究结果对分析布里渊激光雷达海洋遥感探测具有重要意义.     

激光测深系统

<正> 由Optech责任有限公司提供的安装在飞机上的激光测深系统可用于浅海的海水测深。加拿大遥感中心和水道测量公司共同研制了一种Larsen500扫描激光雷达深海测深仪(SLB),这种SLB 系统正被用于加拿大高纬度北极区内西北段航道的海图测绘。这种利用激光的机载仪器可探测至水下50m 深处,提供海图水深数据以及水下等高线。与舰载扫描装置相比,该仪器具有探测速度快     

机载激光雷达沙尘探测能量优化配置的统计研究

依据美国ANSI标准,结合1999~2004年间地基激光雷达探测的合肥地区沙尘暴消光廓线,统计分析了机载大气探测激光雷达探测沙尘时偏振532 nm垂直通道和1064 nm通道所需的最小激光能量,模拟计算了机载大气探测激光雷达探测沙尘暴时在0~12km高度范围内不同激光束发散角和激光脉冲能量比例的532 nm和1064 nm激光脉冲眼睛安全最大阈值能量。以合肥地区沙尘暴消光特性的统计结果、地面人眼安全标准和两个"瓶颈"通道的探测能力为依据提出两种激光脉冲能量配置方案。     

基于距离选通成像系统的水下目标探测技术研究

 基于距离选通原理,采用波长为532 nm、脉冲宽度为20 ns的Nd∶YAG激光器和距离选通ICCD成像系统,通过脉冲激光照射水下目标,ICCD系统同步选通接收,对漫射衰减系数约为0.45的8 m水深内的水下目标的成像能力进行了实验研究,获得了10 ns的图像选通效果和7 m的探测能力。实验结果表明,距离选通成像方法是一种快速、有效的水下目标探测和识别手段。     

机载蓝绿激光海洋测深

本文论述了机载蓝绿激光海洋测深的基本原理,讨论了最大探测深度及测深精度,研究了机载激光器选择及大动态范围微弱光信号检测问题,对各国主要机载激光海洋测深系统进行了比较,并分析了我国应用该项技术的紧迫性和可行性.     

强度调制532 nm激光水下测距

激光水下探测在水下目标搜寻、资源勘探等领域具有重要的应用,而散射是激光水下探测面临的主要挑战.载波调制激光雷达具有抗散射、抗干扰的优点,本文利用自行研制的532 nm强度调制激光源,在3 m长的水箱中搭建激光水下探测系统. 532 nm激光源最大输出功率为2.56 W,强度调制范围为10.0 MHz—2.1 GHz,光束发散角约0.5 mrad.通过在水箱中添加氢氧化镁(Mg(OH)_2)粉末,测量了不同浑浊度下水的衰减系数.采用相位测距的方法,目标反射光的调制信号为探测信号,对激光源进行调制的电信号作为参考信号,利用相关运算获得激光的延时时间,进而可以获得水下目标的距离.最大调制频率为500 MHz时,实现了距离为4.3个衰减长度目标的探测,测距误差约12 cm.探测距离越远,测距误差越大,调制频率越高,测距精度越高.     

条纹管激光雷达回波噪声特性研究

波形采样机载激光雷达具备多层目标探测及高精度三维测绘能力,是今后激光雷达技术的发展趋势。基于条纹原理的阵列探测体制激光成像雷达由于具备全波形回波数据采样能力及高集成度等特点,在激光测绘及探测中具有广阔的应用前景。介绍了一种基于条纹原理的全波形采样面阵探测体制的新型激光雷达系统,提取了新型激光雷达机载飞行实验回波信号中的噪声,获得了新型激光雷达回波噪声统计规律,通过与目标总体回波信号统计特性的对比,提出了新型波形采样激光雷达回波信号去噪方法。     

Direct inversion of shallow-water bathymetry from EO-1 hyperspectral remote sensing data

Using the US National Aeronautics and space Administration (NASA) Earth Observing-1 Mission (EO-1) hyperion hyperspectral remote sensing data, we study the shallow-water bathymetry inversion in Smith Island Bay. The fast line-of-sight atmospheric analysis of spectral hypercubes module is applied for atmospheric correction, and principal component analysis method combined with scatter diagram and maximum likelihood classification is used for seabed classification. The diffuse attenuation coefficient Kd is derived using quasi-analytical algorithm (QAA), which performs well in optically deep water. Kd obtained from QAA requires correction, particularly those derived in some coastal areas with optically shallow water and calculated by direct inversion based on radiative transfer theory to obtain the bathymetry. The direct inversion method derives the water depth quickly, and matches the results from optimized algorithm.     

以改进的半分析光谱模型反演近海岸透明度

针对近海岸混浊水体透明度的分析和半分析算法中吸收系数和散射系数难以获得的难题,试图构建一个不需要计算吸收系数和散射系数且适用于近海透明度的半分析反演模型。基于Preisendorfer(1986)和Tyler(1968)提出的Zsd(Secchi depth)反演理论,综合490 nm处垂直漫衰减系数K_d(490)和光束衰减系数c(490)与遥感反射率的关系,建立了以两波段遥感反射率比值和潮汐系数修正的适用于近海岸海水透明度反演的简易半分析光谱模型。将此半分析光谱模型应用于珠江口生态区(2012年10月21日—23日、2012年11月2日)和徐闻珊瑚礁自然保护区(2013年1月13日—14日)的透明度反演。利用同步实测数据验证发现,大潮期间,该模型计算的透明度与实测值整体偏高0.4 m左右,小潮期间,该模型计算的透明度比实测值比较吻合。因此对该模型做了潮汐系数修正,潮汐修正后反演的透明度与实测数值的决定系数为0.663,绝对平均误差为0.14 m,相对平均误差为19.5%。综合表明,该模型只需要490与560 nm两个波段处遥感反射率的比值即可完成透明度的反演,且模型相对简便,透明度反演精度相对较高。     

小波变换的潮滩沉积物含水量预测

潮滩沉积物水分的分布在空间和时间上会有很大的变化,含水量的变化会导致沉积物中生源要素含量的变化.因此,实时、准确、快速的监测潮滩沉积物含水量,对了解潮滩的各种特性,掌握潮滩生源要素信息,潮滩资源的开发有着重要意义.采集青岛市东大洋村潮间带的沉积物115份,分别测定新鲜样品、风干4周、风干8周样品的可见近红外光谱和含水量...     

Research on classification of LiDAR images derived from waveform decomposition over a suburban area

Light detection and ranging (LiDAR), as an active remote sensing technology, is characterized by providing high-precision geographical location information. In this study, we further explored its capability in image classification over a suburban area. Firstly, full waveforms of small footprint airborne LiDAR were decomposed into discrete point clouds. During the decomposition, six parameters describing the physical interaction between laser pulse and the targets were calculated. They are amplitude, pulse width, central position, range, backscatter cross-section and backscatter coefficient. Secondly, the point clouds were interpolated into raster. Correspondingly, six high spatial resolution images (0.5 m) were produced. Three classification models namely decision tree (DT), maximum likelihood (ML) and support vector machine (SVM) were established based on these images. The objects of interest were classified into buildings, trees, bare soil and crop land. Results showed that all these three models yielded high overall accuracy and kappa coefficient. SVM performed the best with the highest overall accuracy (87.85%) and kappa coefficient (83.29%). Therefore, we came to conclude that classification models can also achieve satisfactory classification accuracy on LiDAR images as they did on common remote-sensed images. In addition, our study proved that physical information derived from waveform LiDAR showed good potential in classification.     

相干反斯托克斯拉曼及相干反斯托克斯超拉曼光谱微观极化率张量元的简化方案-C∞v对称性

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)广泛应用于分子界面和生物膜表面的研究。然而,高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多,关系复杂,使研究者对CARS和CAHRS很难进行定量分析。采取以下方案对属于C_∞v对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化。首先将CARS微观极化率张量元β_{i′j′k′l′}表示成拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′的乘积,CAHRS微观极化率张量元β_{i′j′k′l′m′}表示成超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′和拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′的乘积,再利用α′_i′j′之间的比值及β′_i′j′k′之间的比值得到β_{i′j′k′l′}和β_{i′j′k′l′m′}之间的比值。使用这些CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系,能够得到CARS和CAHRS光谱的广义取向泛函及其广义取向参数,进而对界面分子取向信息进行定量分析。     

基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法

由于元素间特征峰的相互干扰,受实验仪器能量分辨率的影响,当多个元素的特征峰峰位相近且展宽较宽时就会形成重叠峰。以分离度低且分解需求精度高的重叠峰为研究对象,提出一种基于多峰协同和纯元素特征峰面积归一化的重叠峰快速解析算法,并结合实际的X射线荧光光谱进行了新方法的验证。选取镝铁合金的X射线荧光光谱图作为实例,在该实验条件下镝L_α特征峰和铁K_α特征峰形成的重叠峰分离度约为0.273 5,同时还存在分离度较大但荧光产额较低的镝L_β特征峰和铁K_β特征峰。首先,配置浓度范围(7.8～8.2 mg·mL^-1)的镝标液和浓度范围(1.8～2.2 mg·mL^-1)的铁标液进行测量获取到纯元素谱图,分别进行面积归一化处理并取平均得到镝L_α峰和铁K_α峰的归一化特征峰。然后,使用镝、铁标液混兑出铁元素质量百分比范围在19.1%～21%,梯度为0.1%的20组样品液进行测量。由于重叠峰部分仅由镝L_α峰和铁K     

4,4’-联吡啶桥联的链状Zn(Ⅱ)配合物：合成、晶体结构和对Tb(Ⅲ)离子的荧光敏化

以硝酸锌与3,4’-联苯二甲酸(3,4’-H₂dpdc),4,4’-联吡啶(4,4’-bpy)为反应物,以水为溶剂,适当调节pH值,通过水热反应,得到配合物[Zn(3,4’-Hdpdc)₂(4,4’-bpy)](Zn-MOF)。利用X射线单晶衍射测试分析确定了该配合物是由4,4’-bpy配体桥联Zn(Ⅱ)离子形成的 “Z”形链结构,属于单斜晶系,C2/c空间群。在278 nm激发下,Zn-MOF的荧光发射光谱在341～537 nm范围出现宽发射峰,最强发射峰波长406 nm,属于配体的π*-π跃迁。研究了该配合物对Tb(Ⅲ)离子发光性能的影响。实验结果表明,Zn-MOF可敏化甲醇和水溶液中的Tb(Ⅲ)离子,使Tb(Ⅲ)离子的特征荧光发射峰增强。在荧光光谱490,545,585和624 nm出现强的线状发射峰,对应于Tb(Ⅲ)离子的5D₄→7F_J (J=6～3)跃迁。最强发射峰位于545 nm (5D₄→7F₅),为绿光。Zn-MOF可用作荧光探针检测甲醇和水溶液中的Tb(Ⅲ)离子。     

利用MODIS数据进行QuickBird-2卫星海岸带图像大气校正研究

大气校正是遥感信息定量化过程的一个重要环节,而在大气校正中起关键作用的是气溶胶光学厚度,气溶胶的模式和大气漫射透过率;但在浑浊的水体上空,这些参量很难用卫星图像反演得到,从而提出了基于同步MODIS数据辅助QuickBird-2卫星图像进行海岸带大气校正算法,该方法由MODIS图像的水体像元反演出混浊水域上空气溶胶光学特性,与MODIS气溶胶产品相比相对误差小于10%;同时,借助6S辐射传输模型,并考虑了高分辨率图像临近像元效应,对QuickBird-2卫星海岸带图像进行大气校正.给出了我国沿海地区QuickBird-2卫星图像大气校正的结果,并对反演误差进行了分析.