赤潮藻种后向散射特征机理及遥感反演方法研究

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1、分类号UDC密级单位代码10151赤潮藻种后向散射特征机理及遥感反演方法研究姜玲玲指导教师赵冬至职称学位授予单位大连海事大学研究员申请学位级别博士学位学科(专业)环境科学论文完成日期p惕．fJ答辩日期答辩委员会主席TheBackscatteringPropertiesofRedTideAlgaandtheRemoteSensingInversionModelDissertationthesisSubmittedtoDafianMaritimeUniversityInpartialfulfdlmentoftherequirem

2、entsforthedegreeofDoctor—ofEngineeringbyJiangLingling(EnvironmentalScience)Dissertation／ThesisSupervisor：ProfessorZhaoDongzhiNovember2013flYllllllJ2IIllIH5IIlll5llllll3lllll6lllllJ11lllllolllUl大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士学位论文：：

3、麦潮蘧弛卮囱邀盟挂堑扭理丛遥壁厦遗友这硒宜=：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据

4、库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密口(请在以上方框内打“√”)⋯⋯却咒聊龆触乙日期：加缈年／月8El中文摘要摘要后向散射系数是水色遥感的一个重要基础光学参数，其大小与水体组分有关，是重要的固有光学量之一。目前关

5、于水体后向散射特性的研究主要集中在一类水体和近岸二类浑浊水体中，对于赤潮水体后向散射特性的研究相对较少，这在一定程度上阻碍了水色遥感分析模型的发展。本文从微微型浮游植物、微型浮游植物和小型浮游植物中选取四种我国近岸代表性赤潮藻种(微微藻、中肋骨条藻、强壮强沟藻和海洋原甲藻)进行培养和测量，并获得生物一光学数据，分析了不同藻种后向散射光谱变化特性及其影响因素，同时首次建立了基于MODIS数据的典型赤潮藻种细胞数遥感反演算法。主要内容和成果如下：1)对不同类型的赤潮藻种的后向散射光谱变化特性进行研究。通过对现场数据的分析计算，本

6、文获得了四个代表性藻种不同叶绿素浓度下的后向散射系数和后向散射比率光谱，结果表明，各藻种的后向散射系数和后向散射比率均随叶绿素浓度的升高而增大，但是每个藻种都具有自己独特的光谱形状，并且微微型浮游植物和微型浮游植物在蓝光波段420nrn．488nil的后向散射系数光谱形状还会随叶绿素浓度改变而发生变化，而小型浮游植物海洋原甲藻的光谱形状则始终保持不变。此外，通过对各藻种单位后向散射系数、单位后向散射比率以及后向散射截面的综合分析得出大颗粒藻种在420．620nll之间具有相对比较平缓的后向散射光谱曲线，尽管不同粒径大小的藻细

7、胞颗粒对水体后向散射的贡献规律很难确定，但后向散射截面与粒径则呈良好的幂函数关系，该结论为日后赤潮藻种粒径分布的遥感反演提供了理论依据。2)针对藻类颗粒物蓝光波段后向散射光谱形状的变化特点，探讨了颗粒物吸收对后向散射的影响，并针对各藻种建立了后向散射与吸收的特征响应关系模型，得出微微藻和强壮前沟藻的颗粒吸收对后向散射的影响较大，其决定系数《分别为0．996矛f10．93；而对于中肋骨条藻和海洋原甲藻而言，其影响则相对较弱，R2仅为0．57矛110．52。3)建立水体表征参数与后向散射系数相关关系模型。本研究基于实测数据，分别

8、建立了后向散射系数与叶绿素浓度、细胞数之间的相关关系模型，分析得出中文摘要线性回归模型和乘幂回归模型均可用来描述各藻种后向散射系数与叶绿素浓度之间的关系；而后向散射系数与细胞数只满足幂指数关系模型，并且微微藻各波段的拟合系数基本相同：强壮前沟藻两者的相关性随着波长的增加而逐渐增强，至红光波