浅海底质高光谱反射率测量系统的设计及应用

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浅海底质高光谱反射率测量系统的设计及应用

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来源：光谱学与光谱分析，发表时间：2020-02-15       
作者：曾凯 许占堂 杨跃忠 张雨 周雯 李彩 黄晖

摘要：海底光谱反射率是光学浅水中太阳辐射传输的重要组成部分,影响着海水表面离水辐亮度的光谱特性,因此底质光谱信息的准确获取对于浅海遥感工作的开展至关重要。专门设计了一套海底光谱反射率测量系统填补了国际上在这方面的空白。采用可自由伸缩并旋转角度的参考白板贴近目标物测量,以消除探头到目标物之间水体吸收衰减的影响,双光路采集系统同步测量的设计避免了水下光场迅速变化对辐射测量的影响。于2018年9月3日—8日,用该系统在三亚珊瑚礁保护区进行原位海底反射率测量试验,测量对象包括珊瑚、海草、泥沙、沙滩等多种底质。各底质类型之间具有光谱可分性,具体表现为,在波长大于580 nm的长波段,浅海沙子底质与岸上沙滩光谱反射率特征差异明显,表明相对于空气中,水体和水中微藻介质的吸收散射作用严重影响着水下光谱辐射的测量,证实了空气中测量的目标光谱不可替代水中的结果。珊瑚和水草的光谱反射率特征主要区别在于海草反射率光谱在540～600 nm波段有一个宽反射峰,而珊瑚的典型特征是在575, 600和650 nm附近有三个特征反射峰。此外,珊瑚、沙子和沙滩三种碳酸盐质底质在395, 430, 490和520 nm存在反射峰, 485和585 nm处有一个小吸收峰,而海草则相反,在395, 430, 490和520 nm存在吸收峰, 485和585 nm处显示反射峰。以上数据为将来利用底质反射率提取底栖物质组成信息奠定了基础,同时其结果也能够证实系统的可靠性和有效性。

关键词：光学浅水遥感; 底质反射率; 光谱可分性; 底质分类; 高光谱;