测量水的固有光学特性,基于多个散射配置,使用水下离轴单光子激光雷达

科学领域:

• 海洋光学 海洋光学
• 水生生地化学 水生生物地化学
• 遥感是一种远程传感.

背景情况:

• 精确测量固有的光学特性 (IOPs) 对于了解水生环境中的光传输和生物地球化学过程至关重要.
• 激光雷达提供了连续的,昼夜的观测能力,具有显著的水透,这使得它有望检测光学参数.
• 海洋激光雷达系统面临的挑战是错误的方程和缓解多重散射效应,以实现可靠的IOP检测.

研究的目的:

• 提出和演示一种新的方法来使用激光雷达检测水中的固有光学特性 (IOPs).
• 分析多重散射型和IOP之间的关系.
• 通过坦克和实地实验验证拟议的方法.

主要方法:

• 一种半分析的蒙特卡罗方法被用来分析离轴激光雷达测量多重散射配置和IOP之间的关系.
• 进行了一项坦克实验,以建立这种关系的分析表达式.
• 在南中国海进行了实地实验,使用水下单光子激光雷达.

主要成果:

• 该研究建立了一个分析表达式,将多个散射档案与IOP联系起来.
• 实地实验证明了该方法的可行性,具有较低的统计根平均平方误差: 0.007 m-1 散射系数, 0.012 m-1 束衰减系数和 0.014 m-1 吸收系数与现场测量相比.
• 结果验证了拟议的基于激光雷达的IOP测量技术的有效性.

结论:

• 开发的激光雷达方法通过使用多个散射配置文件,有效地测量水生环境中的固有光学特性 (IOP).
• 这种方法克服了与传统海洋激光雷达系统相关的挑战.
• 预计新的IOP测量技术将对海洋生物地球化学循环研究的进展作出重大贡献.