Beyaz ışıklı lidar okyanus rengine yeni bir pencere açıyor

Beyaz ışıklı bir lidar konsepti, okyanusun uzaktan algılama yansımasını ölçebilir (R_R) güneş ışığına güvenmeden. Simülasyonlar, 400-720 nanometre uzunluğa sahip geniş bant lazer darbelerinin, suda yaşayan optik özellikleri tahmin etmek için kullanılan spektral sinyali yeniden oluşturabildiğini göstermektedir. Yaklaşım, zorlu aydınlatma koşulları altında okyanus rengi gözlemlerini genişletebilir ve uydu sensörü kalibrasyonu ve doğrulaması için yeni bir referans sağlayabilir.

Uzaktan algılama yansıması, sudan çıkan ve klorofil-a, parçacıklar ve renkli çözünmüş organik madde hakkında bilgi taşıyan gelen ışığın oranını tanımlar. Su içi, su üstü ve su üstü ölçümler güneş ışığına bağlıdır ve değişken ışıktan, güneş ışığından, dalgalı denizden, düşük güneş yüksekliğinden ve karanlıktan etkilenebilir. Lidar, okyanusu aktif olarak aydınlatabilmesine ve atmosferik geri dönüşleri su altı sinyallerinden ayırt edebilmesine rağmen, gözlem geometrisi pasif okyanus rengi tespitinden farklıdır. Lidar geleneksel olarak yeniden üretilebiliyorsa R_Rdoğruluğu hangi sistem ve su özelliklerinin kontrol ettiği henüz çözülmemiştir. Bu zorluklardan dolayı aktif, aydınlatmadan bağımsız alanda daha derinlemesine araştırmalara ihtiyaç vardır. R_R Ölçme.

Xiamen Üniversitesi, Fujian Okyanus İnovasyon Merkezi, Çin Okyanus Üniversitesi ve Stratosferler Inc.’den araştırmacılar, çalışmayı (DOI: 10.34133/remotesensing.1066) yayınladı. Jdergisi Rduygular Singilizce 25 Haziran 2026’da. Darbeli beyaz ışıklı lidarın doğrudan güneş ışığı için kontrol edilebilir bir “yapay güneş” gibi davranıp davranamayacağını değerlendirdiler. R_R Görünür spektrumda ölçüm. Önerilen yaklaşım, gün ışığına bağımlılık, gökyüzü ışığının kirlenmesi, güneş parlaması, düşük güneş açıları ve güvenilir ölçümleri sınırlayabilen dengesiz deniz yüzeyi koşulları dahil olmak üzere pasif okyanus rengi gözlemlerinin pratik sınırlamalarını ele almaktadır.

Simülasyonlar, ölçümlerin doğruluğunu kontrol eden ana faktör olarak birden fazla saçılmış fotonun toplanmasını tanımladı. Alım ayak izi yeterince büyük olduğunda, yeniden oluşturulan spektrum, 0,01-5,00 mg/m2 klorofil-a konsantrasyonlarında %10’un altında bir ortalama mutlak yüzde hatası (MAPE) elde etti³. 3.000 ma’daki yüksek irtifalı bir hava platformu bu kriteri 20 miliradyanın (mrad) üzerinde bir görüş alanıyla (FOV) karşılarken, 500 km’deki temsili bir uzay platformu da 0,5 mrad’lık bir FOV ile %10’un altında MAPE’ye ulaştı. Pasif yaklaşımlarla karşılaştırıldığında beyaz ışıklı lidar, geniş bantlı kontrol edilebilir aydınlatma ve aralık çözümlemeli ölçümler sağlayarak, derinlikle entegre spektrum yeniden oluşturulmadan önce atmosferik geri dönüşlerin ve su sinyallerinin ayrılmasına olanak tanır.

Platformun yüksekliği ve alıcının görüş açısı birlikte, teleskobun çok sayıda saçılan fotonların yayılmasını yakalayıp yakalamadığını belirledi. Yerleşik bir platformu temsil eden 10 m’de MAPE, kapladığı alan çok küçük olduğundan %40’ın üzerinde kaldı. 500 m’de performans önemli ölçüde arttı, ancak çok temiz su hala zordu. 3.000 m’de, FOV 20 mrad’ı aştığında test edilen klorofil-a aralığında MAPE %10’un altına düştü. Berrak su ve mavi-yeşil dalga boyları, fotonların daha uzağa gitmesi ve daha fazla saçılma geçirmesi nedeniyle daha büyük ayak izleri gerektiriyordu. Temsili saçılma fazı fonksiyonlarının nispeten küçük etkileri vardı. Deniz yüzeyindeki dalgalanmalarla ilişkili girişimi sınırlamak için araştırmacılar, yeniden inşa etmeden önce yüzeyin ilk 0,1 m altındaki lidar sinyallerinin kaldırılmasını önerdiler. R_R. Bu ön işleme, hataları dalga boyları boyunca farklı şekilde kaydırarak bazı kırmızı bant hatalarını azaltırken potansiyel olarak mavi-yeşil göreceli hataları artırdı. Sonuçlar, sakin yüzey koşulları altında optik olarak homojen Durum 1 sularının simülasyonlarına dayanmaktadır ve pratikte saha doğrulaması gerektirmektedir.

“Bu simülasyonlar, beyaz ışıklı lidarın, ortamdaki güneş ışığından bağımsız olarak okyanus rengini ölçmek için aktif kaynaklı bir çerçeve oluşturabileceğini gösteriyor. Yaklaşımın operasyonel uydu kalibrasyonunu ve okyanus izleme faaliyetlerini desteklemesinden önce, yerinde gözlemlerle saha karşılaştırmaları, optik açıdan karmaşık sularda testler ve elastik olmayan saçılmanın geliştirilmiş tedavisi gerekli olacaktır.”
​
Ekip referans oluşturdu R_R Spectra’yı HydroLight ile inceledik ve üç Monte Carlo (MC) çerçevesini değerlendirdik: standart pasif geriye doğru MC (PB-SMC), standart aktif ileri MC (AF-SMC) ve yarı analitik ileri aktif MC (AF-SAMC). 2 × 10 simülasyon kullanıldı⁹ çalışma başına fotonlar ve 5 nm aralıklarla 400 ila 720 nm arasında 65 bant kapsıyordu. Araştırmacılar sonsuz derin bir su sütunu için dört klorofil-a konsantrasyonunu, dört platform yüksekliğini, çoklu alıcı görüş alanını, çoklu saçılma fazı fonksiyonlarını, Raman saçılımını, klorofil floresansını ve sakin deniz yüzeyi koşullarını test etti.

Gelecekteki çalışmalar, lidar ölçümlerini yerinde radyometrelerle karşılaştıracak, Caz-1 olmayan suları inceleyecek, Raman saçılımı ve klorofil floresansının ayrı ayrı katkılarını ölçecek ve yeniden yapılandırılmış spektrumlardan doğal optik özellikleri elde etmek için algoritmalar geliştirecek. Başarılı saha doğrulama ve mühendislik geliştirme ile aktif R_R ölçüm, pasif yöntemlerin aydınlatma nedeniyle kısıtlandığı gözlemleri destekleyebilir, uydu okyanus renk kalibrasyonunu ve ürün doğrulamasını güçlendirebilir ve değişen çevre ve aydınlatma koşulları altında açık okyanus, kıyı ve iç su ortamlarındaki su optik koşullarının izlenmesini iyileştirebilir.

###

referans

İKİ

10.34133/uzaktan algılama.1066

Orijinal kaynak URL’si

Finansman bilgileri

Bu çalışma kısmen Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından Hibe 42476184 kapsamında ve kısmen de Hibe 3502Z202473033 kapsamında Xiamen Doğa Bilimleri Vakfı Genel Projesi tarafından desteklenmiştir.

Hakkında Uzaktan Algılama Dergisi

Uzaktan Algılama Dergisi, AIR-CAS ile birlikte yayınlanan, yalnızca çevrimiçi açık erişimli bir dergi, uzaktan algılama teorisini, bilimini ve teknolojisinin yanı sıra dünya ve bilgi bilimindeki disiplinler arası araştırmaları desteklemektedir.