[发明专利]赤潮优势藻种色度学的实时识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对赤潮优势藻种色度学的实时识别方法。

背景技术

赤潮是海水中的浮游生物在一定条件下过度增殖或聚集致使海水变色的一种生态异常现象。赤潮爆发时，因赤潮生物种类和数量的不同，海水可呈现红、黄、绿等不同颜色。有毒赤潮生物分泌的毒素可以直接导致海洋生物大量死亡，或者通过食物链传递造成人类食物中毒。无毒赤潮生物则因其产生的粘性分泌物阻塞鱼、贝类的呼吸系统，或者由于赤潮生物大面积衰亡时消耗了水体中大量的氧气，而造成鱼、贝类窒息死亡。近年来，我国沿海赤潮灾害的发生呈现出频率增加、规模扩大、有毒赤潮种比例上升等趋势。赤潮不仅破坏海洋生态环境，而且威胁海洋食品安全，已经成为我国和世界的一大海洋灾害，引起了各国政府及科学界的高度重视。

传统的赤潮优势种识别，是通过显微镜对赤潮暴发现场所采水样中赤潮藻细胞观测、计数以及统计来实现的，费时且对人员专业素质要求高；吸收光谱法、荧光光谱法、高效液相色谱法(HPLC法)、流式细胞仪法、化学发光流动注射法和分子探针法也被应用到赤潮优势种的识别工作中，但是在识别速度、操作难度或者识别结果方面存在不足，不能很好满足对赤潮的快速有效监测。随着赤潮发生频度的不断提高，针对赤潮优势藻种的实时识别也变得越来越迫切。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种基于色度学的，更直观、快速有效的赤潮优势藻种实时的识别方法。

研究发现，不同赤潮优势藻种的遥感反射率光谱(如图1所示，，以三种藻种为例)与C.I.E函数相乘、求和，然后进行归一化得到的色度坐标x、y、z，如下表所示：

利用x，y两色度坐标作为x轴、y轴坐标将其绘制在色度平面，如图2所示。同种赤潮优势藻种在色品图上的分布集中在同一区域，不同种的赤潮优势藻种分布在色品图上的不同区域。

因此，本发明的具体方法是首先利用卫星遥感或者地物光谱仪实时测得的赤潮优势藻种的遥感反射率光谱和C.I.E三刺激函数进行常规计算得到赤潮优势藻种色度坐标；然后将赤潮优势藻种的色度坐标在色品图的分布区域作为识别特征，达到藻种识别。

研究还发现，根据色度坐标和C.I.E标准色度图计算得到与遥感反射率光谱对应的纯度和主波长，如下表所示。

计算每种赤潮优势藻种的纯度范围和主波长的范围，如下表所示。

  纯度范围  主波长范围(nm)  丹麦细柱藻  0.3582～0.5790  574～578  红色中缢虫  0.7144～0.9362  582～587  聚生角毛藻  0.2918～0.4155  563～570

不同种赤潮优势藻种的纯度的范围和主波长的范围存在明显差异，这种差异是由于不同种赤潮优势藻种的色度坐标在色品图的分布区域有差异造成的。

因此，本发明的另一具体方法是

首先利用卫星遥感或者地物光谱仪测得的赤潮优势藻种的遥感反射率光谱和C.I.E三刺激函数进行常规计算得到赤潮优势藻种色度坐标；然后根据色度坐标和C.I.E标准色度图进行常规计算分别得到赤潮优势藻种的纯度p和主波长λ_d；最后将赤潮优势藻种的纯度和主波长共同作为识别特征，达到藻种识别。