潮滩表层沉积物光谱的实验室测量方法研究.pdf

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1、第32卷第1期2013年3月海洋技术OCEANTECHNOLOGYV01．32，No．1Mar，2013潮滩表层沉积物光谱的实验室测量方法研究尹君，张东‘，刘鑫，陶旭(南京师范大学地理科学学院，江苏南京210046)摘要：潮滩沉积物样品的实验室光谱测量是对潮滩沉积物野外光谱测量的重要补充，但是不同的实验室测量条件会产生不s-I的光谱测量结果．进而影响到沉积物光谱特征分析。针对可能对潮滩沉积物样品实验室光谱测量产生影响的因素，设计了培养皿内壁光线反射影响实验、不同视场角及不同高度对光谱测量结果的影响实验以及培养皿摆放住置影响实验

2、．通过分析不S-l实验方案下测量得到的光谱差异，确定合理的沉积物光谱室内测量方案。实验结果表明：(1)培养皿内壁暴露部分需要做涂黑消光处理，否则玻璃壁对光线的反射会使沉积物反射率测量结果整体增加，增加幅度约为黑壁条件下测量结果的4．1％；(2)在保证沉积物样品探测范围的前提下，测量高度对小视场角的光谱测量结果有较大影响．但是不s-l高度下的光谱曲线之间存在显著的线性相关关系，相关系数为O．954；(3)测量干土光谱时培养皿摆放位置对测试结果影响很小，而当测量湿土光谱时，在靠近人工光源的位置测量会产生较大测量偏差．需要通过多点位

3、测量求平均来减小沉积物表面不均一性对光谱测量结果的影响。关键词：沉积物光谱：实验室测量；潮滩中图分类号：P712文献标志码：A文章编号：1003—2029(2013)Ol—000l—06土壤是地球陆地表面的覆盖层，是大气圈、生物圈、水圈和岩石圈之间的交界地带【11。作为地球生态系统中的重要一环，近年来对土壤的研究得到越来越多的重视，土壤光谱特性的研究逐渐发展为-I'1独立的学科。众所周知，土壤质地、土壤有机质含量、土壤水分高低等的差异会对土壤光谱产生重要影响，从而使光谱曲线具有不同的形状、斜率、坡向和吸收特征删。基于这些特征的

4、光谱曲线分析，可以提取农田土壤的有机质含量、养分状况以及土壤重金属含量等信息，为指导农业活动、保护生态环境提供决策参考M；对于潮滩地区则可以提取海岸带潮滩沉积物质地(砂、粘土含量)、有机碳以及总氮含量等信息川；且能够反演潮滩沉积物类型和粒度参数的空间分布嗍。而要得到这些沉积物参数信息，关键在于掌握正确的沉积物光谱测量方法，获取合适的沉积物光谱曲线数据。沉积物光谱曲线的获取通常有两种方法，即遥感测量和地表测量，其中地表测量包括野外光谱测量和实验室光谱测量。野外测量受到大气传输状况、云层、风等因素的影响，同时仪器视场角、观测和光线

5、照射的结合角度、仪器扫描速度、目标特征的时空变化等因素也会影响到最终的野外光谱采集结果19-“I，因此，沉积物光谱的野外实地测量受到众多的外界因素制约。与此相比，实验室测量具有以下优势陋。31：(1)测量不受天气条件和日照时间长短的限制，可以进行长时间的重复观测；(2)可以设计多组实验方案，得到不同的测量结果；(3)观测条件、试验仪器架设固定，测量可以大大减少人为因素带来的误差。特别是在淤泥质潮滩潮间带区域，由于潮汐水位变动的影响以及潮滩本身泥泞不堪，野外光谱测量非常困难。因而采集少量沉积物样本，按要求设置不同的测试要素，进行

6、实验室光谱测量，是获取潮滩沉积物实测光谱数据的重要途径114l。尽管如此，由于光谱的实验室测量不如野外测量使用广泛，相关测量规范也较少，因此实际操作过程中，很多的实验室光谱采集条件、仪器架设均是参照野外测量规范进行的，随意性较大。而两者在测量环境上有很大的差别，单以野外光谱测量规范为依据并不能完全适应实验室测量的环境。据此本文根据《我国典型地物标准波谱数据库规范与标准(试行版)汇编》中的相关规定，主要考虑实验室测量环境下潮滩沉积物含水量对沉积物光谱的影响，设计以下3个相关实验：人工光源下培养皿内壁的光线反射影响实验、不同视场角

7、和不同高度对光谱测量的影响实验、培养皿摆放位置影响实验，拟通过这一系列实验，对比分析沉积物实测光谱之间的差异及转化方法，为确定室内测量沉积物光谱实验条件提供参照。收稿日期：2012—11-10基金项目：国家自然科学基金资助项fl(40606044)；江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：尹君(1987一)，女，硕士研究生，主要从事海岸带高光谱遥感应用研究。Email：465405852@qq．corn通讯作者：张东，博士，副教授，主要研究方向为海洋信息技术及海洋动力过程模拟。Email：zhangdong@njnu．edu

8、．ca2海洋技术第32卷1实验设计1．1实验样品及处理本次实验的沉积物样品取自江苏省盐城市大丰王港和新洋港的潮间带光滩(图1)，采样时间分别为2008年6月l一5日和2011年7月14～15日。沉积物样品为沉积物表面约1cm厚的土样，采样时使用密封袋密封、编号并保存。采回的样