井下光谱多参数分析系统开发

本系统基于气体浓度光学分析方法理论朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律、光谱气体检测技术开发,实现了对煤矿火灾与瓦斯灾害超前预警、灾害产生的有毒有害气体实时监测和煤矿环境气体爆炸危险性辨识,对于煤矿灾害防治、救灾过程中杜绝次生灾害,保障煤矿工人及救护队员的生命安全,促进煤矿安全生产具有重要意义。     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7—9月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究。结果表明:1苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低。2基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×104km2,占研究区总面积的6.43%。     

富营养化水体中黑水团的吸收及反射特性分析

对黑水团水体光学特性进行研究,是利用遥感技术监测和评估黑水团事件的前提.针对2015年7月在太湖发生的黑水团现象,采集了太湖黑水团区(区域一)、蓝藻水华区(区域二)、清水区(区域三)共36个水样,对这3个区域的水体遥感反射率以及吸收特性进行对比分析.结果表明:1区域一水体的总颗粒物、色素颗粒物和非色素颗粒物吸收系数比区域二、区域三高出1~2倍,在400~500 nm之间,区域一CDOM吸收系数相比另外两个区域的水体高出2倍左右.导致黑水团区域水体具有很低的遥感反射率,被人眼感知时呈现为黑色;2黑水团区域水体M值低于滇池、巢湖和太湖的M值变化范围,说明黑水团中CDOM的腐殖酸含量较高.此外,叶绿素a浓度与CDOM在350 nm处吸收系数之间具有很好的相关性,表明蓝藻的降解可能是黑水团中CDOM的一个主要来源;3在380 nm之后,黑水团区域的水体总吸收以色素颗粒物占主导,但在短波350~380 nm处,CDOM对总吸收的贡献率高于色素颗粒物和非色素颗粒物.     

玉米光谱小波奇异熵的铜污染监测研究

不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度下的玉米叶片光谱存在细微差异,但传统的光谱相似性测度方法难以区分健康的与受污染的玉米叶片光谱间的变异信息.为此,本文结合小波变换和奇异熵理论,构建小波奇异熵(Wavelet Singular Entropy,WSE)方法用于Cu2+胁迫下的玉米污染程度分析与污染监测.通过设置不同浓度Cu2+胁迫梯度下的玉米盆栽实验,依据玉米叶片的光谱测量数据和所测定的叶片中Cu2+含量,并与绿峰高度(Green-peak Height,GH)和红谷吸收深度(Red-valley Depth,RD)光谱特征参数法污染监测应用结果进行对比分析,研究WSE方法的Cu2+污染监测效果.结果表明,WSE值与Cu2+胁迫梯度、玉米叶片中Cu2+含量呈显著正相关,WSE值大小能够较好地表征叶片光谱的污染信息奇异性及其污染程度.     

不同地域的阳光光谱分布特性

目的研究阳光的光谱能量分布特性。方法对高原、西北沙漠、热带海洋等3个地域200~800 nm波段的阳光进行光谱测量,分析不同地区、不同天气状况、不同扫描速度下的阳光光谱能量分布特性。结果高原地区阳光光谱中的紫外-可见波段的辐照强度明显比西北沙漠和热带海洋地区高,多云时200~800 nm波段的辐射总量与晴天相比降低1/4,200~400 nm的紫外波段的辐射总量仅为晴天时的54%。光谱测量仪的扫描速度对光谱测定结果基本无影响。结论研究获得的阳光紫外截止点、340 nm处的辐照强度、不同波段的辐照量,可为实验室光源暴露试验中的光源选择、光谱能量控制提供参考。     

基于《电力设施抗震设计规范》的地震动随机模型参数研究

依据《电力设施抗震设计规范》(GB50260-96)中的设计反应谱,对随机地震动功率谱参数的取值进行了具体研究。首先,采用时间包络函数考虑地震的非平稳特性,给出了地震动持时的取值;然后,根据加速度峰值等效原则,迭代计算得到地面的加速度功率谱密度曲线;最后,选定Clough-Penzien修正过滤白噪声模型作为拟合函数,通过非线性拟合技术拟合了与《规范》中的地震烈度、场地类别相对应的谱参数。研究结果表明,Clough-Penzien修正过滤白噪声模型能较好地拟合其曲线形状。本文给出了相对于规范中的地面加速度功率谱参数值,可供这种模型作为地震地面运动输入时选用。     

太湖悬浮物对水体生态环境的影响及其高光谱反演

利用太湖水质参数数据、水面以下实测光谱数据以及水-气界面辐射传输模型,计算得到了水体漫射衰减系数和水面以上遥感反射比,探讨了悬浮物对水体中营养盐以及水下光照等水体环境因子的影响,在此基础上,利用水面以上遥感反射率建立了悬浮物浓度的定量反演模型.研究结果表明:悬浮物浓度与水体下行漫射衰减系数具有很好的相关性,在可见光波段相关系数达到0.8以上,与真光层深度具有很好的负指数关系;水面以上遥感反射比与悬浮物浓度对数(In(Tss))具有很好的相关性,在500～600nm范围内呈负相关,在620-882nm范围呈正相关,最大负相关出现在522nm附近,最大正相关出现在692nm附近;选用Rra(522nm)、Rra(692nm)以及其比值作为变量建立悬浮物反演模型,得出的单波段线性对数模型能够较好地反演悬浮物浓度.     

基于水体固有光学特性的太湖浮游植物色素的定量反演

基于2005-05～2005-08对太湖全湖不同湖区92个样点吸收系数、光束衰减系数、后向散射系数等固有光学特性测定与计算,选择色素浓度反演的最佳波段组合,利用反射率比建立了太湖叶绿素a,叶绿素a与脱镁叶绿素的定量反演模型.结果表明,全湖4次采样叶绿素a、脱镁叶绿素的变化范围分别为3.9～149.8μg·L^-1、均值为(38.14±28.89)μg·L^-1;0～45.8μg·L^-1、均值为(8.49±7.24)μg·L^-1,存在很大空间差异,湖心区和草型湖区的东太湖、胥口湾、贡湖湾色素浓度一般要低于其他湖区.同样吸收系数和后向散射系数也存在很大的空间差异,a_t(440)的变化范围为0.86～23.25 m^-1、均值为(6.21±3.31)m^-1,b_t(550)的变化范围0.05～2.25m^-1、均值为(0.72±0.52)m^-1,东太湖、胥口湾、贡湖湾的值要低于其他湖区.400～650nm随波长增加总吸收系数大致呈下降趋势,680nm附近存在1个峰值,峰值的强弱与水体中色素浓度有关,而到720nm以后则逐渐增加,后向散射系数随波长增加则逐渐降低.反射率比R(706)/R(682)能较好地用于太湖色素浓度的反演,叶绿素a、叶绿素a与脱镁叶绿素之和幂函数反演的决定系数R²分别达0.823、0.864 5.模型能用于包括湖面反射率受湖底和沉水植物影响的全太湖.     

Spectral characteristics of plant communities from salt marshes:A case study from Chongming Dongtan,Yangtzeestuary,China

The spectral reflectance of recently formed salt marshes at the mouth of the Yangtze River, which are undergoing invasion by Spartina alterniflora, were assessed to determine the potential utility of remotely sensed data in assessing future invasion and changes in species composition. Following a review of published research on remote sensing of salt marshes, 53 locations along three transects were sampled for paired data on plant species composition and spectral reflectance using a FieldSpec™ Pro JR Field Portable Spectroradiometer. Spectral data were processed concerning reflectance, and the averaged reflectance values for each sample were reanalysed to correspond to a 12-waveband bandset of the Compact Airborne Spectral Imager. The spectral data were summarised using principal components analysis (PCA) and the relationships between the vegetation composition, and the PCA axes of spectral data were examined. The first PCA axis of the reflectance data showed a strong correlation with variability in near infrared reflectance and ‘brightness’, while the second axis was correlated with visible reflectance and ‘greenness’. Total vegetation cover, vegetation height, and mudflat cover were all significantly related to the first axis. The implications of this in terms of the ability of remote sensing to distinguish the various salt marsh species and in particular the invasive species S. alterniflora were discussed. Major differences in species with various physiognomies could be recognised but problems occurred in separating early colonising S. alterniflora from other species at that stage. Further work using multi-seasonal hyperspectral data might assist in solving these problems.     

长江口海域黄色物质光吸收特性

研究了长江口海域黄色物质(CDOM)的光吸收特性,分析了CDOM浓度、光谱斜率Sg及其与盐度的关系,最后探讨了研究海域CDOM的来源.结果表明:长江口表层水CDOM的吸收系数α(440)变化范围为1.152～8.751 m-1 ,平均为4.9282 m-1,Sg值的范围分别为0.0034～0.014 nm-1,平均值为0.0168 nm-1,盐度与α(440)线性相关性明显(R2 = 0.9952).长江口区黄色物质的来源为长江径流.