巢湖水体POC浓度遥感反演算法与验证

基于2013年巢湖实测数据,根据颗粒性有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)浓度与叶绿素a之间的高度相关性,采用Gons和Simis算法估算浮游植物色素吸收a_(ph)(665),继而实现对POC浓度间接反演。结果表明,Gons和Simis算法可用于蓝藻水华未覆盖内陆水体POC浓度的估算;Gons算法(RMSE_(rel)=21.90%)相对于Simis算法(RMSE_(rel)=23.81%)可以更好地反演POC的浓度。Gons和Simis算法在巢湖POC反演中取得了较好的结果,可以结合MERIS卫星用于巢湖水体POC估算。也可以为内陆湖泊水体碳循环研究提供技术和数据支撑,具有重要的科学研究意义。     

太湖水体悬浮颗粒物生物光学模型及MERIS数据反演

根据太湖悬浮颗粒物生物光学特性建立的悬浮颗粒物红外单波段生物光学模型具有明确的机理性.利用2006年至2009年野外实测悬浮颗粒物浓度和水体光学数据对该生物光学模型进行检验和分析.结果表明,悬浮颗粒物比后向散射系数的时空差异是影响总悬浮颗粒物生物光学模型精度的主要因素.总悬浮颗粒物在红外波长的吸收系数对总悬浮颗粒物生物光学模型精度也具有显著的影响.根据中分辨率光谱成像仪(MERIS)悬浮颗粒物 反演结果和野外实测风速数据,太湖沉积物再悬浮将显著增加水体中悬浮颗粒物的含量.     

湖泊叶绿素高光谱空谱联合遥感反演

高光谱遥感提供的精细光谱信息给水色遥感参数反演提供了广阔的前景,然而光谱分辨率高但空间分辨率较低的特点,使得目前的高光谱水色遥感反演模型和算法普遍缺乏对空间信息的有效利用,模型的精度和稳定性往往难以保证。以巢湖为研究区,利用HJ-1A卫星HSI高光谱遥感数据,结合地面实测样点数据,在深入分析叶绿素光谱特性基础上构建基于空间八邻域与遗传算法的水体叶绿素a高光谱遥感反演模型,并以matlab7.0为平台,联合光谱指数与遗传算法求解叶绿素a浓度反演模型参数,经空间邻域分析与遗传迭代,求出叶绿素浓度最优解。结果表明,遗传算法摒弃了传统的搜索方式,以光谱信息为基础,在邻近空间域上采用模拟进化方式对水色空间进行随机优化搜索,跳出了局部极值点,能够有效提高模型反演的精度。     

湖泊藻类叶绿素-α和悬浮物浓度的高光谱定量遥感模型研究

本文利用地物光谱仪对太湖水体进行了光谱测量和同步采样分析,对获得的数据尝试用光谱分离法进行分析,从中分离出蓝藻和悬浮物的特征波峰,建立波峰高度与同步水质采样得到的叶绿素-α浓度和悬浮物浓度的对应关系,得出其遥感定量反演算法,并实际应用在OMIS成像光谱仪图像上．     

湖泊水体高光谱遥感反演总磷的地统计算法设计

高光谱遥感应用于内陆湖泊水质监测具有较好的发展前景,但由于内陆湖泊水体光学环境的时空多变性,如何高效利用水体高光谱特征信息,降低数据冗余度,发展高精度的水质参数反演模型具有重要的意义。针对上述问题,以巢湖为例,将遗传算法和地统计学相结合,利用环境一号(HJ-1A)卫星HSI高光谱遥感数据,建立了基于协同克里格遗传算法的湖泊水质总磷浓度高光谱遥感反演模型。实验结果显示,与传统遗传算法比较,协同克里格遗传算法模拟的ME、RMSE分别提高了128.2%、53%。经总磷实测值和反演值比对,建模和检验的相关系数R2分别为0.85、0.77。反演结果表明:协同克里格遗传算法通过利用克里格插值对传统遗传算法目标函数优化改进,使其具备克里格最佳局部估计能力,能够有效提高反演的精度。     

浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度遥感反演(Ⅰ):模型的选择

受高浓度悬浮物的影响,浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度高精度定量反演一直是研究难点之一.利用2004年到2010年太湖4次实测光谱数据和水质参数,分别建立了两波段、三波段、改进三波段及四波段的叶绿素a估算模型;选择最优模型,利用巢湖2009年的实测数据进行独立验证.结果表明,四波段模型最适合高浑浊水体,线性相关性较好,决定系数...     

浑浊II类水体叶绿素a浓度遥感反演(II):MERIS遥感数据的应用

基于2004～2010年太湖4次野外观测数据,结合MERIS遥感资料,评价两波段、三波段、改进三波段和四波段4个模型在浑浊II类水体叶绿素a浓度估算的精度,并利用太湖(13个有效样点)以及巢湖(21个有效样点)进行模型验证.结果表明,改进三波段模型反演叶绿素a浓度较高,更适于浑浊II类水体叶绿素a浓度的遥感反演,决定系数R2在0.34~0.94之间变化,RMSE变化范围为: 3.17~8.70 μg/L.分季节率定改进三波段模型参数,并建立太湖水体春、夏、秋、冬季的模型输入参数查找表,最终将改进三波段模型应用于MERIS遥感影像(8、9、10波段),获取太湖水体叶绿素a浓度的空间分布和年内、年际变化.     

悬浮颗粒物和叶绿素普适性生物光学反演模型

基于太湖、巢湖、滇池和三峡水库水体组分生物光学特性, 根据辐射传输模型和神经网络优化算法建立悬浮颗粒物和叶绿素浓度优化生物光学反演模型.利用野外实测数据对优化生物光学算法进行检验, 结果表明, 该优化生物光学反演模型在一定程度上可以减少测量噪音对反演精度的影响.反演结果表明, 受悬浮颗粒物和叶绿素生物光学特性时空差异影响, 该优化生物光学反演模型在太湖、巢湖、滇池和山峡反演精度具有一定的差异, 但总体上能够较为准确地反演悬浮颗粒物和叶绿素浓度.其中悬浮颗粒物反演精度(平均绝对误差: MAPE, 均方根误差: RMSE)分别能够达到23%和15.13mg/L(样本数N=228), 叶绿素反演精度(MAPE和RMSE)分别能够达到26%和17.68μg/L(样本数N=228).     

发育期黄肉桃色素、质体细胞学和叶绿素荧光的变化

为探究发育期黄果肉桃果实质体发育情况,以黄肉桃‘23－40’为研究对象,对发育期桃果实,分别采用分光光度法测定色素变化,冷冻切片法观察质体的形态,Mini?Imaging?PAM叶绿素荧光成像仪测定不同区域叶绿素荧光。结果表明：（1）随着果实发育,光合色素组分处于动态变化之中,叶绿素a（ Chl． a）、叶绿素b（ Chl． b）含量、Chl． a／b和Chl．（a＋b）／Car．（类胡萝卜素）均下降,而类胡萝卜素（Car．）和花青素（Ant．）含量上升。（2）盛花后65天,桃果实表皮下第4～12层果肉细胞分布大量叶绿体,且叶绿体数量由外向内逐渐减少;随着发育,叶绿体体积缩小,数量下降,类胡萝卜素的积累使质体由绿色向黄色转变,果实成熟后,质体类囊体解体,叶绿体转化为有色体。（3）随着果实发育,桃中果皮捕光能力和光合潜力逐渐减弱,叶绿体的光能利用效率先上升后下降;且果实中果皮外侧的荧光活性比内侧强,成熟桃果实中果皮基本不具备光合能力。这些结果暗示黄肉桃发育过程中色素成分含量、质体形态分布和光合能力具有时空差异。     

叶绿素及其Cu、Zn衍生物的伪装性能研究

研究了类叶绿素活性颜料在伪装应用中的光谱性能及光稳定性问题。从绿色植被的色素着手,分析了叶绿素的性质及影响其降解的原因,用Cu2+、Zn2+金属离子替代天然叶绿素中的Mg2+,制备了叶绿素衍生物,并通过光谱特性和光稳定性对叶绿素衍生物的特性进行了比较分析。研究结果表明,从光谱性能和稳定性两方面综合考虑,Cu叶绿素更适合作为叶绿素修饰目标来提高颜料的稳定性,从而为新型光学伪装涂料的制备提供材料基础。     

叶绿素α二聚体激发三重态吸收谱及其弛豫动力学过程的研究

本文报道用时间分辨差分吸收法测量叶绿素α二聚体激发三重态的吸收谱的实验装置和实验结果。给出了三重态受主能级T_1(A)和施主能级T_1(D)的吸收极大值和次极大值以及它们的寿命。     

硅基光子交换芯片的路由控制与性能测试

设计了电压输出范围分别是0~10 V和0~2V、调节精度为10mV的可扩展热 控电路和电控 电路,用于实现16×16光子集成芯片的工艺误差补偿和光开关切换。 描述了由硅(Si)基马赫-曾德尔(MZI)光开关单元组成的16×16光 子集成芯片控制过程,提出了基于光开关传输性能的改进环路 路由算法,此算法适用于光开关性能劣化或局部出现故障的情形。搭建了运行有改进路由算 法的光交换芯片测试系统,实验 结果表明,芯片模块的插入损耗小于33dB,串扰小于－10dB,能够实现无误码传输要求。     

螺旋结构人工电磁媒质的优化设计

针对螺旋结构人工电磁媒质,分析了利用螺旋结构实现结构吸波的原理,并通过对螺旋结构周围的电场分析、对原有的螺旋结构的改进,显著提高了这种结构的吸波效能。最后,利用遗传优化算法对螺旋的半径与螺旋的旋间距的比值进行优化设计。结果表明,当螺旋半径与螺旋间距的比值为0.15时螺旋结构的吸波效能最好,而且在2～18 GHz的频带内反射系数小于-5 dB的带宽接近10 GHz。     

一氧化碳气体检测仪的算法设计

基于红外光谱吸收原理,对一氧化碳的浓度检测进行研究。为了在不提高成本的条件下提高设备测量精度,采用二维拉格朗日插值算法对测量alpha表进行插值。实验表明,运用拉格朗日算法进行插值造成的误差在设备误差允许范围内。该方法在同样精度条件下,需要更少的采样点数,从而降低了设备成本。