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专利号: 2016100758846
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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(λ)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(λ)=ay(440)exp[-S(λ~440)]      (1)ay(440)=C1×exp[C2(Rrs(630~690)/Rrs(430~490))]       (2)其中,ay(λ)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,C1和C2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,Rrs(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(λ)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: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:其中,F和σ的表达式为:

F=2.89exp{-0.505tanh[0.56ln(aph(570)/0.043)]}        (6)σ=14.17+0.9ln(aph(570))        (7)C5~C9为常数;

叶绿素后向散射系数的反演方程为:

bph(λ)=8×10-4×Chl-a      (8)。

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D(1,j)=0.4+0.18j,j=[0,1,2,...,

20];粉砂级矿物的直径表示为D(2,j)=4.1+2.18j,j=[0,1,2,...,27];砂级矿物的直径表示为D(3,j)=63+97j,j=[0,1,2,...,20];D(1,j)、D(2,j)、D(3,j)的单位均为μm;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D(i,j)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:其中i=[1,2,3],aw(λ)为纯水的吸收系数,as(λ)为悬浮泥沙的吸收系数,ay(λ)为考察区域的CDOM吸收系数,aph(λ)为考察区域内藻类的叶绿素吸收系数,bbs(λ)为考察区域内悬浮泥沙的后向散射系数,bph(λ)为考察区域内藻类的叶绿素后向散射系数,N(D(i,j))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(λ,i,j)和吸收因子Qa(λ,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Qb(λ,i,j)和吸收因子Qa(λ,i,j)以及离水遥感反射率Rrs(λ)构建病态方程组为:Ax=B        (10)

Β=Rrs(λ)[aw(λ)+ay(λ)+aph(λ)+bbw(λ)+bph(λ)]-0.33[bbw(λ)+bph(λ)]其中,bbw(λ)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。