[发明专利]水体原位表观光谱观测方法

说明书

本发明涉及一种水体原位表观光谱观测方法，包括：将辐亮度探头始终置于水面以上的位置测量向上辐亮度，所述的向上辐亮度测量过程中，始终采用遮光罩完全屏蔽辐亮度探头下方所观测区域的天空杂散光；所述的遮光罩为两端开放的哑光黑色的锥筒，所述的锥筒顶端与所述的辐亮度探头周边紧密连接；将所述的锥筒下缘始终置于水面以下；所述的向上辐亮度测量的同时，将辐照度探头始终置于水面以上的位置对准天空采集入射太阳辐照度E_s数据；测得的向上辐亮度比同步测得的E_s数据，得到的比值即为所测水体的遥感反射率R_rs。可直接测量水体离水辐亮度L_w，能够最大限度地减少方法缺陷、人为误差和设备误差，最终观测得到的水体遥感反射率R_rs精度显著提高，流程简单。

技术领域

本发明涉及光学观测领域，具体涉及水色遥感现场表观光谱观测领域，尤其涉及一种水体原位表观光谱观测方法。

背景技术

离水辐亮度(L_w)和遥感反射率(R_rs)是海洋光学的核心参量，如固有光学量、叶绿素浓度以及光学浅水底质等其他参量，都可由R_rs反演得到。而且，现场实测的L_w可用于机载或空间传感器的地面标定、真实性检验，以及大气校正中。现场实测L_w光谱已经有五十多年历史，现有技术中已经开发和实施的有三种测量方法，包括水面以上测量法、水下剖面测量法和水面漂浮测量法。

水面以上测量法可以用在任意环境中，自阴影的影响较小，但是测量的是水面辐亮度L_T而不是离水辐亮度L_w，测量值中包含了水表面反射光，需要复杂的后处理来去除表面反射光；由于无法准确确定气水界面反射率，因此很难准确地去除表面反射光，导致推导L_w时存在巨大的不确定因素。

水下剖面测量法测量的是水体中上行辐亮度L_u，而不是离水辐亮度L_w；自阴影的影响显著，而且需要复杂的后处理来获得离水辐亮度L_w；为了导出到达水面的上行辐亮度，需要通过精密的数据处理获得正确的衰减系数；对于实测的水体而言，尤其是高度混浊的水域或垂直分层的水域，很难准确估算传播的衰减系数。

水面漂浮测量法测量的是水面以下10-50cm处的上行辐亮度L_u，而不是离水辐亮度L_w；自阴影的影响不能避免，而且需要将水面以下10-50cm处的上行辐亮度推导成刚好水面以下0cm处的上行辐亮度，同样需要通过精密的数据处理获得正确的衰减系数。

而且，对于水下剖面测量法和水面漂浮测量法，都必须通过假定水的折射率和横截面反射率来主观地以刚好水面以下0cm处的上行辐亮度推导出离水辐亮度L_w，因此，即使准确地测量了每个分量，各种程度的不确定性也还是会影响L_w的计算。

总之，现有的水体表观光谱观测方法都没能直接测量水体的离水辐亮度L_w，而是通过推导的方法得到，推导过程中有需要引入一些不可确定的经验参量，导致这些方法测得的离水辐亮度L_w具有很大的误差。因此，我们有必要研发一种新的水体表观光谱观测方法，以最大限度地减少方法缺陷、人为误差和设备投入，实现更高的观测精确度。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种水体原位表观光谱的直接观测方法，可直接测量水体离水辐亮度L_w，能够最大限度地减少方法缺陷、人为误差和设备误差，最终观测得到的水体遥感反射率R_rs精度显著提高，流程简单。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种水体原位表观光谱观测方法，包括：