渤海海区颗粒物的后向散射系数和散射系数统计模型研究

基于MODIS陆地波段的近岸水体浊度遥感方法王建国;陈树果;张亭禄【摘要】利用MODIS陆地波段(469 nm,555 nm和645 nm)数据,建立了近岸水体浊度的遥感反演方法,并以渤海为例,在采取严格的时空匹配方法的基础上,利用现场测量浊度数据对反演结果进行了印证.印证结果显示,基于陆地波段的红绿波段比值反演算法(QAA-RGR反演算法)的反演结果相对误差约为12.7％,标准QAAv5反演算法的反演结果相对误差约为26.4％,采用陆地波段数据的QAA-RGR反演算法反演的结果更可靠.另外,基于陆地波段的反演结果具有更高的空间分辨率,能更好地体现浊度的细节分布特征,如辽东湾南端的沙脊群落的分布.最后,本研究利用QAA-RGR反演算法构建了渤海浊度的季节分布特征,分布特征合理.【期刊名称】《海洋技术》【年(卷),期】2016(035)004【总页数】6页(P20-25)【关键词】MODIS;陆地波段;浊度;遥感反演;渤海【作者】王建国;陈树果;张亭禄【作者单位】中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系,山东青岛266100;中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系,山东青岛266100;中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】P733.3浊度是重要的水质参数之一，也是悬浮体浓度的指标因子，广泛应用于近岸及河口区域悬浮体的运移、沉降和再悬浮等研究［1-3］。

浊度测量方法［4］是基于光衰减或散射的大小，以此为原理的浊度计广泛应用于海洋调查中。

根据浊度的测量原理，由浊度计测量的浊度与水体的后向散射系数应有很强的相关性，因此，基于此相关性可由后向散射系数导出浊度。

基于以上的理论知识，胡静雯等［4］利用水色卫星数据成功地反演了东中国海的浊度分布。

另外，利用遥感反射率等数据也可以反演获得浊度数据，如Qiu等［5］利用GOCI卫星传感器瑞利散射校正后的反射率数据反演获得了浙江近岸水体浊度数据，为浊度的反演提供了一种新的方法。

环渤海海域卫星反演风与站点观测风对比分析张增海;曲荣强;刘涛;王海平;杨正龙【摘要】选用了布设在渤海海域的浮标、平台、海岛共计18个站点,利用COARE 算法进行站点风速的高度修正,对ASCAT卫星反演风与三类站点风进行对比分析.统计检验结果表明,卫星风与站点风相比,整体上卫星风速比站点风速大.浮标与卫星的风速差最小,而平台和海岛与卫星的风速差较大.风向对比结果显示,卫星风与站点风的风向平均偏差都很小,但均方根偏差却比较大.随着风速的增加,三类站点的风速平均偏差都是由大到小变化,由正值变化为负值,弱风速的时候卫星风速大于站点风速,高风速的时候卫星风速小于站点风速;风速的均方根偏差则相对稳定.卫星风与站点风的风向均方根偏差随着风速的增加而减小,在不同的方向上,风速偏差和风向偏差等统计量的区别较小.随季节的变化中,平台和海岛站的风速与卫星风速的平均偏差秋冬季大而春夏季小.【期刊名称】《山东气象》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】9页(P30-38)【关键词】渤海;ASCAT;卫星反演风;站点风【作者】张增海;曲荣强;刘涛;王海平;杨正龙【作者单位】国家气象中心,北京100081;辽宁省气象台,辽宁沈阳110166;国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P714.2引言由于地理位置的原因，渤海主要受中高纬度天气系统影响。

尤其冬半年，较强的大陆冷高压前锋移动到海面时，海上会出现大风天气。

除了冷空气以外，温带气旋、热带气旋及强对流天气也可以造成海上大风[1-3]。

海上观测风资料来源于海上石油平台、海岛、浮标、灯船等站点，这些都是海面上的直接观测资料，可以对单点进行长时间序列的观测，但是由于站点选择困难，安装及维修等花费昂贵，广阔的海面上观测站点非常稀疏，对海面风场在时空分布等方面的研究与分析造成很大影响。

另外，站点观测的高度差别很大，不同安置高度而引起的观测偏差非常严重[4]，将站点观测风速修正到统一的高度上进行比较是很有必要的。

基于CCMP卫星遥感海面风场数据的渤海风浪模拟研究张鹏;陈晓玲;陆建忠;田礼乔;刘海【摘要】Cross Calibrated Multi-Platform (CCMP) remotely sensed wind is a newly released ocean wind dataset which has much higher spatial and temporal resolution, and it can cover the entire ocean surface.After analyzing theirreliability, the CCMP wind datasets are used as the input to simulate wind-induced wave with the SWAN model, then the simulated significant wave height (SWH) is analyzed.The comparison between the model result and the data obtained by the radar altimeter shows that the simulated SWH meets the requirements of precision in the sea wave forecasting.%CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)风场数据是一种具有较高的时间、空间分辨率和全球海洋覆盖能力的新型卫星遥感资源.在充分分析CCMP海面风场数据可靠性的基础上,以该卫星遥感海面风场数据为强迫输入项,运用第三代浅水波浪模式SWAN对渤海一次风浪过程进行了模拟,将模拟的结果与T/P、Jason卫星高度计观测得到的有效浪高数据进行比较分析,发现两者相关性达到0.78,模拟结果平均偏高0.3 m.试验表明CCMP卫星遥感风场数据能满足海洋浪高预报需求,能在海洋数值预报和海洋环境研究中发挥重要作用.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2011(030)003【总页数】6页(P266-271)【关键词】CCMP;SWAN;卫星高度计;风浪模拟;有效波高;渤海【作者】张鹏;陈晓玲;陆建忠;田礼乔;刘海【作者单位】武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉,430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉,430079;江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,江西南昌,330022;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉,430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉,430079;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉,430079【正文语种】中文【中图分类】P731.33;P714+.2海浪在研究海洋动力环境和海气相互作用等领域有着重要地位，海浪数值模拟不仅是海浪研究的重要手段，也是海浪预报和分析的重要工具[1]。

海浪波谱仪微波散射模型储小青;何宜军【摘要】Objective]A sea surface scattering model was established in order to agree well with measurement data for SWIM (Surface Waves Investigation and Monitoring).[Methods]The forward transfer functionfrom sea surface directional wave spectrum to normalized radar cross section (NRCS,σº)was developed based on Kirchhoff approximation and quasi-specular reflec﹣tion theory.Precipitation radar (PR)on the Tropical Rainfall Mapping Mission (TRMM)pro﹣vides NRCS at low incidence angles.The model is tested using measurements from PR.[Re-sults]By using the quasi-specular scattering theory,combined with Gram-Charlier expansion of probability density function of wave slopes to the forth order,the modeled NRCS agrees well with radar measurements from nadir to 18º.[Conclusion]For SWIM,the sea surface scattering can be presentedby quasi-specular scattering theory,combined with Gram-Charlier expansion of probability density function of wave slopes to the forth order.%【目的】建立与观测数据相符的海浪波谱仪(SWIM)散射模型。

鄱阳湖丰水期水体后向散射特性研究刘瑶;余自强;范杰平;江辉;陈晓玲【摘要】后向散射是获取湖泊水体光学活性物质遥感信息的关键,针对无机悬浮物为主的浑浊二类水体,其对水体表观光学性质有着决定性的影响,研究表层水体后向散射特性在提高湖泊光学活性物质遥感反演精度方面具有重要的意义.该文通过2017年6月在鄱阳湖丰水期36个站点的巡航监测,分析了水体后向散射特征及其与光学活性物质的关系,并利用指数模型对后向散射系数进行参数化.研究结果表明:在420～700 nm波段范围内,水体后向散射系数、后向散射概率随波长的变动趋势较为一致,均随着波长的增大呈指数函数减小;空间上水体后向散射系数的均值和变幅为南湖区＞主湖区＞北湖区;总悬浮颗粒物浓度与后向散射系数之间的相关性随波长增大而增大,其中700 nm波段的相关性最好,R2达到0.760;随着波长的增加后向散射系数与叶绿素a含量的相关性减少;同时建立了后向散射系数光谱模型,斜率指数为1.229,470～700 nm波段平均绝对百分比误差均小于8％,具有较好的反演精度.【期刊名称】《华中师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(053)002【总页数】7页(P283-289)【关键词】后向散射系数;悬浮颗粒物;后向散射概率;鄱阳湖;固有光学特性【作者】刘瑶;余自强;范杰平;江辉;陈晓玲【作者单位】南昌大学资源环境与化工学院/鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,南昌330031;南昌工程学院鄱阳湖流域水工程安全与资源高效利用国家地方联合工程实验室,南昌330099;南昌工程学院鄱阳湖流域水工程安全与资源高效利用国家地方联合工程实验室,南昌330099;南昌大学资源环境与化工学院/鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,南昌330031;南昌工程学院鄱阳湖流域水工程安全与资源高效利用国家地方联合工程实验室,南昌330099;武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉430079【正文语种】中文【中图分类】S127光在水体中传播时会发生散射，光子和颗粒物发生碰撞后，散射光沿入射方向反射回去的过程称为后向散射，通常以后向散射系数(Backscattering coefficient)表示.作为固有光学参数之一，后向散射系数不随水下光场的变化而变化，只与水体组分有关.内陆湖泊水体通常认为由纯水、悬浮颗粒物、浮游植物和黄色物质等4种物质组成，水体后向散射系数主要受到纯水、悬浮颗粒物、浮游植物的影响.后向散射系数作为水体重要的固有光学量，在水色反演半分析模型扮演着重要角色，同时作为影响水体光谱反射率的关键因素，对高光谱遥感数据的解译有着重要意义[1]. Morel等较早进行了散射与波长函数关系的研究，分析得出相较于散射系数，后向散射系数有着更强的波长依赖性[2]；Gordon等通过建立半分析反射率模型，发现水面以上反射率的变化主要是由叶绿素和碎屑物质的后向散射系数的变化引起[3-4].Morel等提出了关于颗粒物对后向散射系数的生物-光学模型，明确颗粒物对后向散射系数影响的同时，考虑了纯水对后向散射系数的贡献[5].以上研究主要针对的是一类水体，对于浑浊的内陆湖泊水体，国内不少研究者也开展了研究，孙德勇等分别在太湖、巢湖建立了后向散射系数的光谱模型，并构建了散射系数与悬浮物浓度的乘幂关系模型[6-7]；乐成峰等通过半分法与光学闭合理论对太湖水体后向散射系数进行了模拟，并以550 nm参考波段进行参数化[8]；施坤等在滇池进行了参考波段532 nm的散射系数参数化乘幂模型[9]；陆超平等对太湖水体后向散射系数进行了模拟，认为不同主导因子在生物-光学上存在差异，并建立了3种不同主导类型的后向散射系数参数化模型[10].近年来采用模拟的后向散射系数方法分析其特征和参数化较为多见.针对鄱阳湖，陈莉琼等对水体总悬浮颗粒物散射系数进行有机颗粒物与无机颗粒物的散射光谱分解，发现鄱阳湖大部分水域无机颗粒物对鄱阳湖水体散射起主导作用[11]，Wu等通过对水体主要组分的吸收系数和后向散射系数进行分析，确定了水体固有光学特性尤其是后向散射系数与水体组分浓度之间的关系[12].翟彦放等利用鄱阳湖实测水体后向散射系数、吸收系数和遥感光谱数据，建立了基于生物光学模型的水体后向散射系数反演模型[13].但鄱阳湖水体后向散射变化特征及参数化方面的系统研究尚少.本研究通过鄱阳湖丰水期水体后向散射系数和光学活性物质浓度实测，对水体后向散射系数和单位后向散射系数的光谱特性进行了分析，同时建立了鄱阳湖丰水期水体后向散射特性的光谱模型，研究了光学活性物质对后向散射特征的影响，为湖泊生物光学模型的构建以及水质参数反演奠定基础.1 研究区和数据1.1 研究区概况鄱阳湖是中国第一大淡水湖，位于江西省北部、长江南岸，鄱阳湖上承赣、抚、信、饶、修五河之水，下接长江.鄱阳湖水位季节性变化巨大，洪水期与枯水期面积、蓄水量差异悬殊.年内水位变幅在9.79～15.36 m，绝对水位变幅达16.69 m.其多年平均水位12.86 m；湖口站水位在1995年7月31日达到历史最高，为22.59 m.降水年内分配很不均匀，主要集中在4～9月，约占全年降水量75%左右.鄱阳湖流域多年平均年进湖沙量主要来自五河，占比87%.泥沙入湖主要集中在五河汛期4～7月，占年总量的79%全年以6月所占比例最多，占量变差系数Cv在0.15～0.25之间[14].1.2 数据获取实测数据来自2017年6月25～29日的鄱阳湖巡航观测试验，共计36个站点，监测期间星子水位约18.5 m.样点空间分布如图1所示.主要参数有：后向散射系数、吸收系数、总悬浮颗粒物浓度和叶绿素a含量等参数.水体后向散射系数通过HOBI Labs生产的HS-6P测得，该设备的6个通道分别为420 nm、442 nm、470 nm、510 nm、590 nm和700 nm.水样采集深度为表层(距表面0.5 m深度处)、中层(水深的50%深度处)、底层(距湖底0.5cm深度处)等3层水体，用于测定总悬浮颗粒物、叶绿素a等光学活性物质浓度.水体总悬浮颗粒物浓度采用称重法，预先将0.45μm聚碳酸酯滤膜烧膜冷却后称重，再用滤膜对水样进行过滤，烘干冷却后称重，将过滤前后滤膜的质量相减，得到总悬浮颗粒物的质量，其质量除以过滤水样体积，即得到总悬浮颗粒物浓度(TSS).叶绿素a浓度的测定采用热乙醇法，本次测定了表层水体，用Whatman GF/F膜过滤一定体积的水样，滤膜放入冰箱冷冻48 h后测定，取出滤膜用90%的热乙醇萃取，之后用25 mm玻璃纤维膜过滤萃取液，以90%乙醇为参比，测定波长665 nm和750 nm吸光度，然后加1 mol/L的盐酸酸化，摇匀后再次测定吸光度，并计算得到叶绿素a浓度(Chl-a).采用99%置信度进行异常数据剔除，统计结果见表1.图1 鄱阳湖监测站点空间分布示意图Fig.1 Location of sampling sites in the Poyang Lake表1 鄱阳湖光学活性物质监测结果统计Tab.1 Statistics on monitoring results of optical active substances in Poyang Lake光学活性物质N最大值最小值均值T SS/(mg·L-1)85104.203.0521.21Chl-a/(mg·L-1)358.901.804.021.3 数据处理1.3.1 后向散射系数校正后向散射系数校正采用Sigma校正法，主要目的是用来减小仪器在高衰减水体中进行后向散射测量时的误差.当仪器在高衰减水体中进行测量时，无论是发射光还是后向散射光在仪器与散射区域之间传播时都会产生衰减，从而导致后向散射误差.采用以下公式进行校正：β=δ(Kbb)*βu，(1)其中，βu为后向散射原始值.通过计算得到经Sigma校正后的后向散射系数.δ(Kbb)为复杂的几何光学量，近似可用以下方程表示：δ(Kbb)=k1exp(kexp Kbb)，(2)其中，Kbb为光从探头传播到散射区域后的散射系数，kexp 为仪器特征值，包含在校准文件中；k1=exp(-kexp Kbbw)，由于校准使用纯水，而纯水的衰减系数Kbbw为0，故k1在所有波段保持常数为1.Sigma校正系数可以通过Kbb=a+0.4b计算，其中a可以通过以下模型[15]算得：a(λ)=0.06a*(λ)C0.65[1+0.2exp(-γy(λ-440))]+ad(400)exp(-γd(λ-400))，(3)其中，C为叶绿素a含量，单位为mg/m3.ad(400)为碎屑物在400 nm吸收系数，γy和γd为经验系数.b通过公式估算，其中为后向散射概率，后向散射概率具有一定的波长依赖性[16]，本文利用二次函数模拟后向散射率的光谱变化.1.3.2 单位后向散射系数计算后向散射系数与总悬浮颗粒物浓度的比值称为悬浮颗粒物单位后向散射系数(Particulate Mass-Specific Backscattering Coefficient)，它是描述颗粒物后向散射特性的重要参数，计算公式为：(4)其中，cTSS为总悬浮颗粒物浓度.1.3.3 后向散射系数参数化计算在水质参数反演模型构建以及水体辐射传输模拟中，通常需要对后向散射系数进行参数化处理.国内外诸多学者对水体后向散射系数进行了研究，普遍认为光谱模型满足公式(5)的指数关系[7，17-18]：(5)其中，λ0为参考波长，n为散射波长变化指数，与水体中悬浮颗粒物浓度及组成成分有关.模型验证采用平均绝对百分比误差(MAPE)：(6)式中，N为样本数，xi为样点实测值，为预测值.2 结果与讨论2.1 后向散射系数特性通过Sigma校正后鄱阳湖水体悬浮颗粒物后向散射系数的光谱曲线见图2.由图2可知，在420～700 nm波段范围内，悬浮物后向散射系数随波长增大而呈指数减小.以蓝、绿和红光波段为例，bbp(442)的变化范围为0.080～1.480 m-1，平均值为(0.731±0.337) m-1；bbp(510)的变化范围为0.069～0.972 m-1，平均值为0.492±0.237 m-1；bbp(700)的变化范围为0.050～0.798 m-1，平均值为(0.348±0.188) m-1.图2 鄱阳湖表层水体悬浮颗粒物的后向散射系数光谱曲线Fig.2 Backscattering coefficient spectrum curve of suspended particulate matter in surface water of Poyang Lake本文以松门山岛和棠荫岛为界对湖区进行划分，分为北湖区、主湖区和南湖区(图1).由表2可知，北湖区各波段悬浮物后向散射系数均值最小，相应变幅较小；南湖区的各波段均值最大，后向散射系数的最大值和最小值均落在南湖区，在一定程度上反映出南湖区颗粒物变动较大的特点；主湖区悬浮物后向散射系数变幅和均值介于北湖区和南湖区之间.以420 nm为例，北湖区颗粒物后向散射系数在0.644～1.154 m-1之间变化，均值为0.874 m-1，变异系数Cv值为0.203，较为稳定；南湖区悬浮物后向散射系数变动范围为0.095～1.789 m-1，均值最大，为1.095 m-1，变异系数Cv值为0.554，水体后向散射系数波动较大；主湖区水体后向散射系数在0.360～1.427 m-1之间变化，变异系数Cv值为0.339，介于北湖区和南湖区之间.因此水体后向散射系数由南向北呈现均值和变幅减小的趋势. 水体后向散射系数是纯水、悬浮颗粒物和浮游植物后射散射系数的总和，而纯水的后向散射贡献相对较少，对水体总的后向散射系数影响较小.为了研究水体各组分的影响，将水体的后向散射系数和叶绿素a含量、总悬浮颗粒物浓度进行相关性分析.光学活性物质与各波段后向散射系数的二次函数拟合相关性可知(见表3)，后向散射系数与总悬浮颗粒物浓度之间的相关系数随着波长的增大而增大，在700 nm处达到最大，决定系数(R2)为0.760；而丰水期叶绿素a含量与后向散射系数的相关性相对较弱，在420 nm处的决定系数最大，R2为0.378，R2随着波长的增大而减少，叶绿素a的含量对水体后向散射系数的影响相对较小.可见鄱阳湖丰水期水体后向散射系数随着波长的增加受叶绿素a的影响减少，受无机悬浮物的影响增大.表2 不同区域鄱阳湖丰水期表层水体后向散射系数统计表Tab.2 Statistics of backscattering coefficient of surface water in different areas of Poyang Lake during flood season m-1监测区域样点数/个420 nm442 nm470 nm510 nm590 nm700 nm变幅均值变幅均值变幅均值变幅均值变幅均值变幅均值北湖120.644～1.1540.8740.468～0.9880.6240.352～0.8360.4850.287～0.7120.4000.234～0.6030.3300.191～0.4710.280主湖110.360～1.4270.9610.263～1.0620.6920.209～0.8330.5420.168～0.6740.4370.129～0.5180.3440.107～0.4330.283南湖130.095～1.7891.0950.080～1.4800.8690.075～1.1760.7180.069～0.9720.6310.058～0.8860.5560.050～0.7980.471全湖360.095～1.7890.9780.080～1.4800.7310.075～1.1760.5840.069～0.9720.4920.058～0.8860.4140.050～0.7980.348表3 各波段后向散射系数与光学活性物质的二次函数相关性(R2)Tab.3 The two function correlation between the backscattering coefficient of each band andoptical active substances光学活性物质样点数/个波长/nm420442470510590700TSS850.1960.4510.4560.6240.7170.760Chl-a360.3780.3510.3590.3230.2920.2602.2 单位后向散射系数特性利用公式(4)获得单位后向散射系数的光谱曲线(图3)，单位后向散射系数随波长的变化特征与后向散射系数随波长变化特征相似，呈现出随波长增大系数值指数递减的变动趋势.442 nm处单位后向散射系数最大值为0.163，最小值为0.012，平均值为0.054±0.031；510 nm处单位后向散射系数最大值为0.094，最小值为0.010，平均值为0.036±0.020;700 nm处单位后向散射系数最大值为0.063，最小值为0.007，平均值为0.025±0.014 .通过单位后向散射系数与总悬浮颗粒物浓度进行相关性分析发现，它们之间的关系性随波长的增大而减小，在420 nm处最大，R2为0.367，在700 nm处最小，为0.254.可见总悬浮颗粒物浓度对单位后向散射系数有一定程度的影响.进一步分析鄱阳湖有机物质叶绿素a、叶绿素a 含量与总悬浮颗粒物浓度比值等变量对单位后向散射系数的影响，它们之间的相关性均较低，P<0.05不显著相关，这可能是鄱阳湖以无机悬浮物为主导的水体中其他组分并不是影响单位后向散射系数变化的主要因素导致的.图3 鄱阳湖表层水体悬浮颗粒物的单位后向散射系数光谱曲线Fig.3 Spectral curve of unit backscattering coefficient of suspended particulate matter in surface water of Poyang Lake单位后向散射系数特性影响因素较多，Stramski等研究表明由于水体颗粒物的组分和浓度不同，使得悬浮物的粒径和折射率发生改变，从而影响单位后向散射系数[19].国内学者们在东海湾、巢湖、太湖等区域研究也有类似的结论[7-8，20]，针对叶绿素a含量小的鄱阳湖[21]，黄珏等认为在鄱阳湖的颗粒物光折射能力相对集中，颗粒物的粒径和拆射率与后向散射概率密切相关[22-23].所以影响单位后向散射系数的不仅是总悬浮颗粒物的浓度，还受到颗粒物的粒径、形状和折射率等因素影响.2.3 后向散射系数参数化选择510 nm为参考波段，参考波段与不同波段的后向散射系数相关性见表4，它们之间存在着较好的相关性，参考波段与590 nm波段相关性最高，R2可达0.962.表4 各波段与参考波长510 nm后向散射系数的相关性Tab.4 Correlation between backscattering coefficients at different bands and 510 nm reference wavelengths波段/nm420442470510590700R20.8850.8990.9211.0000.9620.921根据后向散射系数参数化公式(4)，对水体后向散射系数的光谱特性进行模拟，得到斜率指数n=1.229，即鄱阳湖水体后向散射系数的光谱模型：(7)由表5可知，在420 nm处模拟误差较大，达到35.0%，442 nm处为19.5%；其他波段模拟精度较高，MAPE均在8.0%以内，其中在590 nm处精度最高，MAPE为5.8%．表5 各波段后向散射系数光谱模型精度Tab.5 Spectral model accuracy of backscatter coefficient in each band波段/nm425442470510590700MAPE0.3500.1950.08000.0580.069将510 nm波长的后向散射系数与总悬浮颗粒物浓度之间的二次函数关系式代入公式(7)可以得到鄱阳湖总悬浮颗粒物浓度与后向散射系数之间的参数化公式:(8)学者对我国不同内陆湖泊水体的后向散射系数模型做过类似研究，马荣华、孙德勇等[6，16]对太湖水体研究得到的指数为3.06，对巢湖水体得到的指数为3.24；宋庆君等对黄海、东海海区水体的水体散射特性研究中，得到的指数范围为0.61～1.99，均值为1.146，同时发现在悬浮颗粒物浓度较低的情况下，n值与悬浮颗粒物浓度有着较好的指数关系[18].可见，不同水体后向散射系数光谱模型的斜率指数是存在较大变化的，反映了不同水体颗粒物的组成差异.通过n值的确定，即可建立水体悬浮颗粒物的后向散射系数光谱模型，利用该模型可为水体悬浮颗粒物浓度空间分布的反演提供支持.由于受外界条件的影响，鄱阳湖高动态湖泊水体变化迅速，季节性变化明显，其物质组分和浓度差异性较大，参数化公式还需要大量的实测试验进行修正.3 结论鄱阳湖丰水期水体悬浮颗粒物后向散射系数、后向散射概率随波长的变动趋势较为一致，它们随着波长呈二次函数逐渐减小；总悬浮颗粒物浓度与后向散射系数之间的二次函数相关性随波长增大而增大，在700 nm波段的相关性最好，R2达到0.760；波长越长，水体后向散射系数受总悬浮颗粒物浓度影响增强，而受叶绿素a的影响减弱.从空间上，北湖区域各波段均值最小，变幅相对较小，主湖区水体后向散射系数变幅和均值介于北湖区和南湖区之间，南湖水体后向散射系数的变幅和均值最大，最大值和最小值均落在南湖区；由南向北推移，水体后向散射系数呈现均值和变幅减小的趋势.后向散射系数参数化模型以510 nm为参考波段，后向散射系数随波长变化的斜率指数为1.229.在大于470 nm波段，平均绝对百分比误差均小于8%，具有较好的反演精度.参考文献：【相关文献】[1] PIERSON D C，STRÖMBECK N. 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第30卷第2期2011年6月海洋技术OCEAN TECHNOLOGYVol.30，No.2Jun，2011基于FTF/T-R法的水体后向散射系数测量方法研究杨安安1，周虹丽1，陈利博2，朱建华1（1.国家海洋技术中心，天津300112；2.大连海洋大学，辽宁大连116023）摘要：文章给出了一种利用FTF/T-R方法的操作原理并结合算法获得水体悬浮颗粒物后向散射系数的方法。

通过该方法对藻类样品和悬浮泥沙样品的后向散射系数进行测量，样品的转移效率超过92.2%，悬浮泥沙样品后向散射系数光谱曲线呈现幂指数曲线特征。

利用该方法对标准颗粒物进行测量，其实际测量值与理论计算值的对比结果显示：380～480nm波长范围内，两者的相对标准偏差为21%，480～565nm两者的相对标准偏差为9.7%，565~ 680nm实测值大于理论值，证明该方法对于测量水体后向散射系数是一种可行的方法。

关键词：后向散射系数；FTF/T-R法；悬浮颗粒物中图分类号：TP722.4文献标志码：A文章编号：1003-2029（2011）02-0022-06水体吸收系数和散射系数是水体固有光学特性中的重要参数。

其中后向散射部分的光线透过水面形成离水辐亮度，是遥感传感器获取水体信息的来源和物理基础，是生物光学模型的重要输入参数。

其大小与水体中各组分的浓度、悬浮颗粒物的形状、大小有关。

目前对水体吸收系数的研究较多，而专门针对水体后向散射光学特性的研究相对较少，且主要针对光学特性受浮游藻类主导的海洋一类水体进行。

因此有必要对该参数进行深入研究，以便更为准确地定量化表达水体光学特性，为更好地建立固有和表观量之间的桥梁奠定基础。

理论上水体中悬浮物后向散射系数是无法直接测量得到的，目前获取水体后向散射系数的方法主要有以下几种：）（1）试验现场直接测量法，即利用现有的水体光学测量仪器（Hydroscat，AC-9,BB9,HS-6等）对水体后向散射系数进行直接或间接测量得到，但该方法只能对特定角度、特定波段的后向散射进行测量，因此对后向散射光学特性的影响因子的分析有一定的局限性；（2）基于物理模型的方法，首先利用颗粒物的散射理论计算得到水体颗粒物的散射系数，在利用后向散射概率函数得到水体中颗粒物的后向散射系数，该法前提是认为颗粒物均匀，受颗粒物形状、折射系数、粒径分布影响较大。

海面后向散射系数海面后向散射系数是描述海洋表面对雷达波的反射特性的重要参数。

它在海洋观测、雷达信号处理和海洋工程等领域具有广泛的应用价值。

本文将对海面后向散射系数进行详细介绍，内容清晰明了，不含任何负面影响的元素。

首先，海面后向散射系数是指海洋表面对雷达波的反射能力。

它能够告诉我们海洋表面对雷达波的散射强度，进而推测海洋表面的粗糙度和杂波干扰程度。

这对于海洋观测和天气预报有着重要的意义。

此外，海面后向散射系数还可以用于雷达信号处理中的海雾检测和目标识别等方面。

在海洋观测领域，海面后向散射系数的变化可以反映海洋表面的波浪状况。

通过对不同海况下的雷达图像进行分析，我们可以得到不同海况下的海面后向散射系数的特征。

这为海洋气象学家提供了重要的参考依据，帮助他们预测海洋的动态变化。

在雷达信号处理领域，海面后向散射系数可以用于海雾的检测。

由于海雾对雷达波的散射特性不同于海洋表面，所以通过分析海面后向散射系数的变化，我们可以判断是否存在海雾。

这对于航行安全和气象灾害预警具有重要的意义。

此外，海面后向散射系数还可以用于目标识别。

通过对不同目标的雷达回波信号进行分析，我们可以得到目标的后向散射系数。

根据不同目标的后向散射系数特征，我们可以对目标进行识别和分类。

这对于海上巡航和海上安全具有重要的意义。

总结起来，海面后向散射系数是描述海洋表面对雷达波的反射特性的重要参数。

它在海洋观测、雷达信号处理和海洋工程等领域具有广泛的应用价值。

通过对海面后向散射系数的研究，我们可以了解海洋的波浪状况、检测海雾、识别目标等。

这为海洋科学和海洋工程提供了重要的支持。