基于广角测量技术的典型水体体散射函数角度及剖面分布特征研究

散射函数（VSF)描述的是入射光束在水中某一散射体上的角度分布特征，是水体最基本的固有光学特性参数，结合吸收系数，可获取散射系数、后向散射系数、散射相函数和衰减系数，在水下光辐射传输、水色遥感、生态系统建模、海面热平衡及水下目标的光学探测和海面广场分布研究等多个领域具有非常重要的意义。在我国，有关水体体散射函数角度及剖面分布特征的研究甚少，这在很大程度上归因于VSF的直接测量较为困难。.本项目将基于课题组自行研发的我国首套阵列式广角体散射函数测量仪，结合前向小角度散射测量仪，对我国境内两类典型水体的体散射函数的角度（0-160 ）及剖面（0-200m）分布特征展开测量研究，在此基础上，设计算法，根据已测水体体散射函数推算出散射系数、后向散射系数、散射相函数衰减系数以及吸收系数等，同时基于现场实测，研究单一角度体散射函数与后向散射之间的相关性，研究其中颗粒物粒径、浓度以及气泡等对散射的贡献。

课题基于自行研发的阵列式广角体散射函数剖面测量仪（可实现多个角度体散射函数的同步快速自容式测量，仪器水下基于深度控制实现测量过程自动化，自容式数据可无线下载），研究了基于散射体估算的体散射函数定标方案并对基于该方案定标精度进行了估算。利用自研体散射函数首次对我国南海海域典型水体的体散射函数的角度(0-160°)及剖面(0-200m)分布特征以及水体衰减系数的剖面分布规律展开了较为系统的实测研究，调查海区包括大亚湾(东山口、核电站及澳头渔人码头附近)、珠江口、南海北部、西部、东北部等多个水域，涵盖近岸浑浊水体、一类水体以及二类水体等典型水体。较为系统的研究了南海海域水体体散射函数的角度、剖面及不同水质其典型的分布特征。以现场实测结果为基础和依据，对利用体散射函数获取后向散射系数、散射系数以及散射相函数等关键散射量的方法进行了研究，并对水体吸收系数进行了估算。研究了水体中浮游植物、气泡等不同组分对水体散射特性的特征性贡献。积累了大量的南海海域水体体散射函数、散射系数、衰减系数以及吸收系数等固有光学特性基础参数，初步形成了南海典型水体体散射函数、衰减系数以及基于上述参数估算得到的如吸收系数、后向散射系数等固有光学特性参数数据库。相关研究成果已发表论文7篇，其中SCI/EI收录6篇，核心期刊2篇；获授权发明专利1项。就体散射函数定标方法及技术提出申请发明专利1项，实用新型专利1项，申请软件著作权登记保护1项。