光谱遥感的海洋.ppt

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1、高光谱遥感在海洋学的应用魏志奇北京欧普特科技有限公司海洋遥感的特点n快速且具有很高的分辨率n大面积同步观测n更新速度快，动态和长期的监测n涉及船舶等不易抵达的海区n多学科交叉研究n成本低廉应用n叶绿素浓度 海洋初级生产力 全球通量 其他海洋现象n悬移质浓度nDOM浓度n大气气溶胶n浅海水深n海表温度n海面风场n海浪n海水n海底地形n风暴潮n水汽和降雨n海面油污nCO2海/气交换在沿海及内陆水域环境中的应用在沿海及内陆水域环境中的应用 在海洋与内陆水色遥感中，高光谱成像光谱数据可以用于估算和分析水域中的吸收和散射成分（这些成分主要包括水体中的叶绿素、浮游生物、不可溶解的有机质、悬浮沉淀物、基底物

2、质组成、半淹没水生植物等），用于识别和估算水域中叶绿素、黄色物质及悬浮物的含量并且用于水质监测。通过高光谱遥感对叶绿素估算，监视浮藻生长、浮游生物的分布和鱼群位置，估算浮游生物的生物量和第一生产力。Chen等（1992）利用微分光谱估算水体中悬浮的色素，Carder等（1993）应用AVIRIS数据对美国佛罗里达Tampa海湾的可溶性物质和微粒成分进行了研究。而Hamcition等（1993）则应用AVIRIS对水深、湖底制图方面进行了研究。而Richardson等（1994）利用AVIRIS数据探测海水中藻类光合作用的相关色素。Sandidge等（1998）分析了AVIRIS数据建立了水深与

3、高光谱数据之间的相关关系。海表温度(SST)n红外辐射计（3-5，8-14um)普朗克定律 利用海洋的比辐射率变化极小的特点 B(，T)=2hc2/5 1/exp(hc/RT)-1 B(，T)黑体的光谱辐射亮度(W/m2/Sr/m)辐射波长(m)T黑体绝对温度(K、T=t+273k)C光速(2.998108 ms-1)h普朗克常数，6.62610-34 JS K波尔兹曼常数(Bolfzmann)，1.38010-23 JK-1 基本物理常数n海表温度反演常用的算法 MCSST,CPSS,NLSST等红外辐射测量示例海表温度测量的成功应用n全球气候变化n海洋热收支nCO2气体交换系数nEl Ni

4、no现象n黑潮和湾流n中尺度漩涡及其变化n湍动的精细结构n鱼类的回游路线n油污染和热污染n渔场信息海洋初级生产力与海洋渔业n与叶绿素相关n叶绿素浓度初级生产力的时空变化对海洋生物学、全球气候变化和全球生态环境研究意义重大n确定对CO2的调控能力海洋生态环境监测n赤潮n污染n某些中尺度海洋现象河口海岸带泥沙浓度及其运移n悬移质遥感定量经验公式 R=A+B*log(S)R=C+S/(A+BS)S=悬移质含量，R=反射比，A、B、C=常数海洋通量及固碳能力n估计海洋对CO2的吸收存储和转移能力n确定海洋碳系统的变化FieldSpec Dual VNIRn双光路系统n光谱范围：350-1050nm;n

5、光谱分辨率：3nmn积分时间：最短17msn可用附件：n延长光纤n视长角镜头n余弦接收器n参考板（白板或灰板）n光度标定n室内照明光源n测量参数：n辐射照度（Irradiance）n辐射亮度（Radiance)n反射率光谱仪内部结构两种显示方式：Display-Overlay ReferenceDisplay-View Reference在这个窗口中可以控制修改Reference Spectrometer的积分时间，前视场角镜头以及DC SH在这个主窗口中积分时间前视场角镜头是作用于目标光谱仪的可选用的附件 光纤n标准光纤n长度1.5mn19条200微米芯径UV增强光纤构成n铠装保护：金属螺纹

6、管+PVC外皮n水上应用n延长光纤n长度：可选n构成n连接方式：直接连接或者跳线方式n铠装：水上或者水下应用铠装n不推荐对光纤跳线作光度标定可选用的附件 镜头n视场角镜头n外形及视场角n外形n视场角：1度、3度n水下及水上测量 水下测量必须选用带有法兰盘的水下光纤n与标准光纤或者与延长光纤连接（水下或者水上测量）n可测量参数n反射率 仅用于测量光路n辐射亮度测量（Radiance）测量光路可选用的附件 余弦接收器n余弦接收器n外形及构造n外形及构造n与标准光纤或者与延长光纤连接n水下测量必须选用带有法兰盘的水下光纤n可测量参数n辐射照度（Irradiance）参比光路可选用的附件 室内照明光源

7、n外形n应用：作为稳定的室内实验用光源n参数：n发光光谱范围：350 2500nmn功率：50Wn可调焦、带有三角架连接螺孔FieldSpec Dual VNIR的操作nViewing and Controling the Target SpectrometernViewing and Controling the Reference SpectrometernView up to 4 spectranSaturation AlarmnAuto MenunHow to adjust the Target Spectrometer Wavelength CalibrationnHow to cr

8、eate an inter-calibration file for real-time reflectance-manually or automaticalyViewing and Controling the Target Spectrometer and the Reference spectrometerDisplay-Overlay ReferenceDisplay-View Reference目标光谱仪和参比光谱仪参比光谱仪Control-Target ConfigurationControl-Reference Configuration可以修改积分时间，镜头，光谱平均和暗电流

9、平均只能修改积分时间和前视场角镜头，不能修改光谱和暗电流平均数据的保存n当保存RAW DN(原始DN值)，Radiance(辐射亮度值)和Irradiance(辐射照度值)的时候两个光谱仪都保存数据。分别是*t.000和/*r.000n当只是保存Reflectance(反射率数据)的时候，则只保存*t.000，即只保存目标光谱仪采集的数据。View up to 4 spectraDisplay-view filesSaturation Alarm 饱和警告n主窗口显示的是Target Spectrometer目标光谱仪的饱和情况，Reference spectrum窗口显示的是Referenc

10、e Spectrometer 的饱和情况。n消除饱和警告需要重新优化，改变仪器的积分时间Auto Menun当选择第一个DC before spectrum stored的时候，表示当按空格键保存数据之前会对两个光谱仪采集暗电流n当选择Optimize before spectrum stored 的时候，则在光谱仪保存数据之前两个光谱仪会根据当时的光照情况自动调节积分时间n当选择Create inter-calibration file after WRcommand,表示在每次测白板后自动创建一个内部校准文件How to adjust the Target Spectrometer Wav

11、elength Calibration如何对目标光谱仪做波长校准n1、首先点击Display,选择Overlay Referencen2、在两个光谱仪中选择前视场角镜头n3、将两光谱仪的镜头对准具有明显光谱特征的物体，例如太阳或者荧光灯。n4、放大一个明显的光谱吸收峰，记录两个光谱仪的吸收峰所对应的波长。n5、计算第四步中波长差值得出一个补偿值n6、打开Target Configuation对话框，7、填入补偿值8、点击OK退出对话框9、重复以上8个步骤以使得目标光谱仪和参比光谱仪波长值一致。How to create an inter-calibration file for real-ti

12、me reflectance-manually or automaticaly怎样对实时光谱反射率创建一个内部定标文件n目的：在反射率的测量中，对两个光谱仪的灵敏度差异进行校正nThecorrected reflectance is then computed by dividing the Target/Reference ratio by the specified inter-calibration file.？n两种创建内部定标文件的方法：手动的和自动的需要注意的n对目标光谱仪做的波长偏差校正优先于内部定标文件的采集n当在测量反射率的模式下，参比光谱仪是不工作的n当在AUTO菜单下选择Creat inter-calibration file after WR command后，表示在每次测量白板后会自动得到一个内部定标文件，若要改变或者关掉内部定标文件，则需要在Target Configuation 对话框中修改。