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863 青年基金 (2002AA639540) 近岸纳污海域高光谱现场探测系统 验收汇报

863 青年基金 (2002AA639540) 近岸纳污海域高光谱现场探测系统 验收汇报. 厦门大学海洋与环境科学学院 商少凌 slshang@jingxian.xmu.edu.cn. 所属主题：海洋监测技术. 一、课题任务合同规定的任务、考核技术指标. 合同规定任务 考核指标. 合同任务. 建立近岸水体高光谱现场测量系统和方法 发展高光谱数据采集、融合、维护和质量 控制系统 开发基于现场高光谱数据集的区域生物 - 光 学算法试验平台. 考核指标.

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863 青年基金 (2002AA639540) 近岸纳污海域高光谱现场探测系统 验收汇报

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  1. 863青年基金(2002AA639540)近岸纳污海域高光谱现场探测系统验收汇报863青年基金(2002AA639540)近岸纳污海域高光谱现场探测系统验收汇报 厦门大学海洋与环境科学学院 商少凌slshang@jingxian.xmu.edu.cn 所属主题：海洋监测技术

  2. 一、课题任务合同规定的任务、考核技术指标 • 合同规定任务 • 考核指标 厦门大学海洋与环境科学学院

  3. 合同任务 建立近岸水体高光谱现场测量系统和方法 发展高光谱数据采集、融合、维护和质量 控制系统 开发基于现场高光谱数据集的区域生物-光 学算法试验平台 厦门大学海洋与环境科学学院

  4. 考核指标 • 水下高光谱高分辨率剖面测量仪：便携式，重量<5kg；光谱范围400-1000nm；光谱通道512；视场角<8°；平静海况下剖面深度分辨率5cm；国际先进水平；国内专利。 • 高光谱数据集管理和质量控制软件模块：基于IDL for Windows开发，具有友好的用户界面，配备帮助系统及准确的软件说明书。 厦门大学海洋与环境科学学院

  5. 二、任务执行情况 • 光谱剖面仪研发 • 高光谱数据集及区域算法调试平台研发 • 现场实验 • 实验室建设与操作规范的制订 厦门大学海洋与环境科学学院

  6. 硬质连杆 光谱仪、笔记本电脑 浮子系统 船体 光纤电缆束 下水下探头部分 流向 光纤-光谱仪接头加工 光纤选择 浮子系统制作 白板切换装置制作 姿态控制舵制作

  7. 软件设计 软件设计文档形成 制作软件

  8. 2002年11月，珠江口和南海陆架海域；2003年5月，厦门纳污水体（厦大芙蓉湖等）；2003年6月，闽江口海域（福建省连江海域）；2004年5月，厦门西海域；2004年8月，台湾海峡；2004年9月，福建省沿岸

  9. 863计划2002AA639540 近岸海域高光谱现场探测系统 采样-测定操作规程 Version.2.3 厦门大学海洋遥感实验室 2004年4月 厦门大学海洋遥感实验室在863计划青年基金支持下，开展近岸海域高光谱现场探测系统的研发工作。高光谱数据采集为第一部分的研究内容，包括光谱、固有光学特性和水体有色成分的测量。随着仪器研发的进展，通过多次现场实验的实施，同时参照NASA、JGOFS以及厦门大学海洋碳循环实验室发布的方法规范，本实验室在第一版采样-测定操作规程基础上修订形成第二版采样-测定操作规程。将随着实验的深入继续进行版本更新。本规程由四个部分组成。 厦门大学海洋与环境科学学院

  10. 三、技术研发情况 • 技术路线 • 实验检测及结果分析 • 达到的技术指标与考核目标的调整 • 关键技术的科学性、先进性和创新性评述 厦门大学海洋与环境科学学院

  11. 技术路线 光纤选择 光纤实现水下信号引出 捆绑液位计和浮子系统实现深度控制 光纤高光谱剖面仪研制 规范 有色成分测量 吸收特性测量 水表及水下高光谱 Chla,CDOM,吸收系数等 高光谱数据集软件设计研发 （IDL,MySQL) 高光谱数据集 水色算法平台研发 (IDL,MySQL) 水色算法平台 算法调试

  12. 实验检测及结果分析 • 光纤高光谱剖面仪检测结果 • 吸收特性测量检测结果-以CDOM为例 • 算法平台检测结果-以福建近海半分析算法为例 厦门大学海洋与环境科学学院

  13. 台湾海峡2004年8月5日F0站光谱测定结果 水深30m 一类水体特征 厦门大学海洋与环境科学学院

  14. 台 剖面推算Rrs趋势合理 由叶绿素剖面 佐证 490nm的垂直衰减 基本符合光学规律

  15. F12站 福建近海2004年9月14日F12站光谱测量结果 厦门大学海洋与环境科学学院

  16. 发件人: "Chuanmin Hu" <hu@marine.usf.edu> • 收件人: "Ma Xiaoxin" <neo_xmu@hotmail.com> • 抄送: "shang sl" <slshang@xmu.edu.cn>; "li yan" <liyan@xmu.edu.cn> • 主题: Re: Re: Re: 关于光纤购买 • 日期: 2004年10月20日 1:35 • Xiaoxin: • These are pretty encouraging results. We can discuss the details later. • For now may I push you to write two papers from your work. I know it is • perhaps difficult for you, so I have prepared some rough outlines at: • http://imars.usf.edu/~hu/scratch/mxx/paper1_outline.doc • http://imars.usf.edu/~hu/scratch/mxx/paper1_outline.doc • You need to fill in the blanks - you have to learn how to write this. You • may search for the literature for the background, and this file may help • you a bit: • http://imars.usf.edu/~hu/papers/SPIE/Hu_SPIE_simple_instrument_online.pdf • Let me know what you think, • Chuanmin • On Mon, 18 Oct 2004, Ma Xiaoxin wrote: • > 胡老师，您好！ • > 我对前一段时间的两个航次的数据简单地写了一份数据报告（台湾海峡与福建沿海近岸光谱数数据据简单报告.doc），没有罗列所有的数据，只是将一些较好的特征数据放在上面，另附上一些相关信息，包括两个航次的简单站位信息和数据情况（见其它三个附件，其中“连续站位布设.doc”为台湾海峡追踪上升流的、也是光谱数据比较集中的一些站位的位置图）。

  17. 珠江口2002年11月CDOM测量结果

  18. Marine Chemistry, accepted

  19. 基于算法平台的福建近海半分析算法结果 • 任意波段的rrs(λ)可以表达为adg(440)和aph(440)的函数，取MODIS的六个可见光波段中的412nm、443nm和551nm三个波段，以U(412)/U(443)和U(443)/U(551)的形式联立两个方程； • 选择adg(λ)的光谱斜率S、 bbp(λ)的指数N和aph(λ)函数 考察模型对其变化的灵敏度 厦门大学海洋与环境科学学院

  20. 厦门大学海洋与环境科学学院

  21. This is a nice effort. But it might not be easy to be published in a popular journal like Applied Optics at the current stage. However it’s not bad to try. I suggest its title be “Refining of MODIS algorithm for China coastal waters”. -Zhongping Lee 厦门大学海洋与环境科学学院

  22. 技术指标与考核目标的调整 1) 重量:预定目标重量<5kg，实际重量<10kg。 原因：考虑仪器自身强度及钢性要求选用不锈钢材料，同时水下自身稳定性对自重也有一定的需要，所以增加重量。 2) 视场角：预定目标<8°，实测<180° 由于海上海试时探头进水，导致镜头被沾污，无法采集水下光信号，所以取掉镜头，直接用光纤头进行测量，没有任何角度限制，导致真实测量视场角增大。解决办法：采购更好的水封镜头。 3) 深度分辨率：预定平静海况下5cm，实际为0.5m。 原因：国产液位计在10m水深内误差≤±2.5cm，无法满足5cm深度精度。故增大深度间隔（0.5m），以降低深度误差到5%，国外同类产品虽然误差≤±0.5cm，但价格昂贵。解决办法：购买同类国外进口产品。 4）纳污水体高光谱数据库系统、纳污水体生物光学算法调试平台 达到预定指标：基于IDL for Windows开发，采用MySql数据库系统，具有友好的用户界面，配备帮助系统及准确的软件说明书。 厦门大学海洋与环境科学学院

  23. 关键技术的科学性、先进性和创新性 所开发的高光谱剖面仪 自阴影影响小，高深度分辨率，高光谱分辨率 填补了剖面光学仪器浑浊浅水测量的空白 厦门大学海洋与环境科学学院

  24. 四、取得的发明专利等知识产权情况 厦门大学海洋与环境科学学院

  25. 五、课题成果对相关研发工作的开展以及学科发展的作用和影响 • 高光谱遥感是近岸水体水质实时监测中具有应用前景的遥感监测方法(Lee et al., 1999)。由于各种有色物质的粒度（分子量）分布以及光吸收、散射特性的各异性，水体环境污染要素高光谱信息的提取，必须基于各种不同水体的光学参数与环境污染要素同步测量，建立起一系列针对不同环境条件的光学参数与环境污染要素之间的关系，从而筛选和发展区域性的反演算法。本课题将研究重心放在目前相对薄弱的浑浊水体区域性高光谱数据集采集和质量控制技术上，支持基于现场高光谱数据集的区域性生物-光学算法的筛选和创建，有利于提高我国浑浊水体区域性水体参数高光谱算法在国际上的影响。 • 另一方面，本课题发展的技术，对于生物光学与海洋环境科学其他分支方向的交叉融合，深入研究辐射场的生物、化学调节机理，探索生物圈-水圈的耦合及其气候意义上，有重要的作用。本课题组已得到国家自然科学基金的支持，就此开展研究工作。 厦门大学海洋与环境科学学院

  26. 六、课题成果的应用前景分析 • 采用光纤缆作为水下光学探针，辅以小型CTD的深度测量，在商品便携式高光谱测量仪基础上，实现浑浊水体水下光谱剖面测量，填补了商品化仪器在浑浊水体水下光谱测量方面空白，具有明确的应用前景，并且可能更适用于浅水湖泊，已向“大型浅水湖泊富营养化过程与控制国际学术研讨会”（南京，2005年）提交论文摘要，寻求拓展成果的应用空间。 厦门大学海洋与环境科学学院

  27. 七、课题在人才培养和队伍建设、组织管理、国际合作等方面情况七、课题在人才培养和队伍建设、组织管理、国际合作等方面情况 • 本课题以研究生为骨干，主要培养3名博、硕士研究生，其中1名硕士研究生于2004年毕业。 • 实行课题组长负责制，定期检查进展；与大洋彼岸的副组长保持e-mail通讯，副组长负责指导硬件子课题，指导研发与数据分析、论文写作。 • 与国际水色遥感协会（IOCCG）保持良好联系，取得奖学金选送3位研究生出国参加2周-3月的培训（分别为日本东京大学古谷研教授研究组、印尼巴厘岛水色遥感培训班、美国南弗罗里达大学胡传民博士研究组）； IOCCG算法组长Zhongping Lee博士友情评阅曾银东硕士学位论文。 厦门大学海洋与环境科学学院

  28. 八、经费使用情况 • 本课题经费系单独核算，帐目由厦门大学科研处设立，经费的管理由厦门大学财务处和科研处共同管理。经费的审批和使用完全按照厦门大学财务管理办法严格实施。 • 批准预算20万，结余 5万，结余系因二期经费迟迟未到位，以及到位后校方未及时通知，借用其他课题组经费完成工作。 • 其他说明： 1）预算中对整个项目的科研工作量估计不足，所以后期追加了多名研究人员，造成人员费超支。 2）由于修缮费难以事先估计，所以预算中没有涉及到修缮费的问题。在实际的经费执行过程中，由于几个航次涉及到的测量仪器众多，损耗严重，因此该部分经费超支。 3）生物光学实验室的建设力求与国际接轨，按NASA发布之生物光学实验协议的规定添置过滤器、样品盒、标准试剂等，此举相当耗费资金，已超材料费预算。 4）预算中的试制费在实际计算时包括在材料费中，燃料及动力费以及外协测试化验与加工费部分在实际计算时包括在其他直接费用中。 5）国际交流费没有动用，因副组长时间安排原因，推迟至2005年5月来访；组长出访计划因校方不允许出国使用纵向科研经费，故取消。

  29. 结语 • 完成合同任务 • 取得宝贵经验 • 发现种种问题 • 未来设想-依托本校深厚的化学与生物积淀，建设纳污水体高光谱SeaBASS->国家海洋科学数据共享平台 -感谢863计划给予的支持！ 厦门大学海洋与环境科学学院

  30. 谢谢各位专家！ 厦门大学海洋与环境科学学院

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