)反演该区域⑶0M，珠江口水域⑶0M吸收系数与离水 遥感反射率Rrs(X)的关系为：
[0053] ay(A〇) =〇 · 1086 X exp[0 · 9289(R630~69q/R430~490)]
[0054] ay(A) =ay(A〇)exp[-S(A-A0)]
[0055] 其中3 = 0.011，人〇 = 44011111，1?63(^69()为离水反射率在波段630~69011111处的平均值， R430-49Q为尚水反射率在波段430~490nm处的平均值；
[0056] 4、利用离水遥感反射率Rrs(A)反演该区域中藻类的叶绿素浓度，得到该区域藻类 的叶绿素浓度与离水遥感反射率R rs (λ)的关系为：
[0058] 其中Chl-a是叶绿素浓度，单位为ug/L;(670)是波长为670nm处的二阶倒数光 谱。
[0059] 根据叶绿素浓度反演该区域内藻类的后向散射系数和吸收系数为：
[0062] 其中，F和σ的表达式为：
[0063] F = 2 · 89exp{-0 · 505tanh[0 · 561n (aph (570)/0 · 043) ]}
[0064] o = 14.17+0.91n(aph(570))
[0065] 其中C5~C9为常数，C5~C9的取值与研究区域有关，如珠江口区域，该常数可通过 查找文件得到分别为:· 0002，0 · 018，0 · 2818，65 · 063 和4 · 8989;
[0066] 5、根据待测矿物颗粒后向散射系数Qb(A，i，j)和吸收系数Qa(A，i，j)和离水遥感反
[0067] 射率Rrs(A)构建病态方程组为:Ax = B，其中Ax = B (10)
[0069] B =Rrs(A) [aw(A)+ay(A)+aph(^)+bbw(^)+bph(X) ]_〇 · 33[bbw(^)+bph(X)]
[0070] 其中，bbw(A)表示纯水的后向散射系数，根据病态方程组Ax = B，求出，
[0072] 可利用MATLAB工具箱的NNLS工具从X中得出每种待测矿物的颗粒个数，设置tol = le_25〇
[0073]将求解的x作为粒径分布结果，根据Mie理论计算悬浮泥沙的吸收系数&8〇)和后 向散射系数bbs(λ)，利用以下公式反推离水反射率：
[0075] 图2为珠江口实测离水反射率(in-situ Dn，η = 1，2，…12)及利用本发明提供的方 法计算出的离水反射率(Estimated Dn，n = 1，2,…以)对比结果图，Dn表示粒径，η取1至12 表示12种不同的粒径；由图可知计算得到的离水反射率与实测值结果接近程度较高，因此 按照本发明提供的方法来计算悬浮泥沙粒径分布是正确的。
[0076] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于包括步骤： 步骤1:获取考察区域的离水遥感反射率，并根据离水遥感反射率反演考察区域的CDOM 吸收系数； 步骤2:根据离水遥感反射率反演考察区域中藻类的叶绿素浓度； 步骤3:根据叶绿素浓度计算出考察区域中藻类的叶绿素吸收系数和叶绿素后向散射 系数； 步骤4:分析悬浮泥沙中的矿物成分，并获取每种矿物成分的颗粒直径和复折射率，利 用Mie理论公式中离水遥感反射率与矿物颗粒后向散射系数和吸收系数的关系计算矿物颗 粒的后向散射因子和吸收因子； 步骤5:根据矿物颗粒后向散射因子和吸收因子以及离水遥感反射率构建病态方程组 并获取矿物粒径分布信息。2. 根据权利要求1所述的一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于， 所述步骤1包括:根据离水遥感反射率Rrs(A)反演得出考察区域的CDOM吸收系数，CDOM 吸收系数反演方程为： ay(A) =ay(440)exp[_S(A ~440) ] (1) ay(440) =Ci X exp[C2(Rrs(630 ~690)/Rrs(430 ~490)) ] (2) 其中，ay〇)为波长为λ的CDOM吸收系数，λ的单位为nm，ay(440)为波长为440nm的CDOM吸 收系数，CdPC2为常数，S为指数函数斜率，Rrs(630~690)表示在波长区间630nm~690nm内 的离水遥感平均反射率，R rs(430~490)表示在波长区间430nm~490nm内的离水遥感平均反 射率。3. 根据权利要求2所述的一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于，所述步 骤2包括:根据离水遥感反射率Rrs(A)反演考察区域中藻类的叶绿素浓度，叶绿素浓度的反 演方程为：(3) 其中，Chl-a表示叶绿素浓度，单位为ug/L，为波长λ处的离水遥感反射率二阶 倒数光谱，c3和C4为常数。4. 根据权利要求3所述的一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于，所述步 骤3包括:根据公式(3)反演藻类的叶绿素吸收系数和叶绿素后向散射系数，叶绿素吸收系 数的反演方程为：⑷?：5) 其中，F和σ的表达式为： F = 2.89exp{-0.505tanh[0.561n(aph(570)/0.043)]} (6) 〇 = 14.17+0.91n(aph(570)) (7) C5~C9为常数； 叶绿素后向散射系数的反演方程为： bph(A) = 8X10-4XChl_a (8)〇5. 根据权利要求4所述的一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于，所述步 骤4包括:获取考察区域水体悬浮泥沙中的矿物成分，将矿物成分按照粒径大小分为黏土、 粉砂和沙三个等级；其中，黏土级矿物的直径表示为0 (1,」)=0.4+0.18」，」=[0，1，2，...， 20];粉砂级矿物的直径表示为D(2,」)=4.1+2.18 j，j = [0，1，2，. . .，27];砂级矿物的直径表 示为D(3,j) = 63+97j，j = [0，l，2, · · ·，20];0(1,」)、0(2,」)、0 (3,」)的单位均为以111;按照矿物直径收 集每种矿物成分的复折射率； 根据待测矿物颗粒直径Du,」)和待测矿物复折射率，采用Mie理论公式推导离水遥感反 射率Rrs (λ)与矿物颗粒的后向散射因子Qb(λ，i，j)和吸收因子Qa(λ，i，j)的关系为：(9) 其中1 = [1，2,3]，&|〇)为纯水的吸收系数，~(\)为悬浮泥沙的吸收系数，~(\)为考察 区域的CDOM吸收系数，aph(A)为考察区域内藻类的叶绿素吸收系数，bbs(A)为考察区域内悬 浮泥沙的后向散射系数，b ph(A)为考察区域内藻类的叶绿素后向散射系数，N(D(1』）为每种 待测矿物的颗粒个数； 根据公式(9)计算待测矿物颗粒后向散射因子Qb(A，i，j)和吸收因子Qa(A，i，j)。6. 根据权利要求5所述的一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，其特征在于，所述步 骤5包括:根据待测矿物颗粒后向散射因子Q b(A，i，j)和吸收因子Qa(A，i，j)以及离水遥感反 射率Rrs(A)构建病态方程组为： Ax = B (10)B =Rrs(A) [aw(A)+ay(A)+aph(^)+bbw(^)+bph(^) ]_〇 · 33[bbw(^)+bph(X)] 其中，bbw(A)表示纯水的后向散射系数，根据病态方程组Ax = B，求出，从X中可以得出每种待测矿物的颗粒个数。
【专利摘要】本发明提出一种监测水体悬浮泥沙粒径分布的方法，包括步骤：1、获取考察区域的离水遥感反射率，并根据离水遥感反射率反演考察区域的CDOM吸收系数；2、根据离水遥感反射率反演考察区域中藻类的叶绿素浓度；3、根据叶绿素浓度计算出叶绿素吸收系数和叶绿素后向散射系数；4、分析悬浮泥沙中的矿物成分，并获取矿物的颗粒直径和复折射率，利用Mie理论公式中离水遥感反射率与矿物颗粒后向散射系数和吸收系数的关系计算矿物颗粒的后向散射系数和吸收系数；5、根据矿物颗粒后向散射系数和吸收系数以及离水遥感反射率构建病态方程并获取矿物粒径分布信息。
【IPC分类】G01N15/02
【公开号】CN105606498
【申请号】CN201610075884
【发明人】张渊智, 黄朝君, 何宜军
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年2月3日