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基于吸收系数从水库中反演叶绿素a浓度的半解析模型评估
摘要： 监测内陆水体中的叶绿素a（Chl-a）浓度对水质管理至关重要，因为Chl-a是浮游植物生物量的代用指标，进而反映水环境的生态健康状况。通过水体的固有光学特性（IOPs）可反演Chl-a浓度，而这些特性又可通过遥感获取。最初为海洋水体开发的准分析算法（QAA）经过重新参数化后，也可用于内陆水体的IOPs反演。本研究旨在评估由原始及重新参数化QAA版本与以吸收系数为输入的Chl-a估算模型组合而成的16种方案，在巴西圣保罗州铁特河梯级系统伊比蒂纳水库的表现。结果表明，仅基于QAAV5的方案能获得合理的影像数据估算值，且四种测试模型对QAAV5输出均呈现相似且可接受的结果。最佳模型被应用于海洋和陆地颜色仪（OLCI）影像。水库中的光吸收主要受有色溶解有机物（CDOM）支配，并观察到光学与水质特性存在显著时空变异。
关键词： 水质监测、卫星数据、营养状态、内陆水域
更新于2025-09-23 15:23:52
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WaterSpy：一款高灵敏度、便携式光子设备，用于广泛的水质分析
摘要： 本文介绍了WaterSpy项目——一项研发中波红外光谱范围内运行的创新、紧凑且经济高效的光子水质传感设备。该方案结合了采用游标效应的先进量子级联激光器（QCL）作为光源，以及新型光纤耦合、快速灵敏的高工作温度（HOT）光电探测器作为传感器。配套技术包括优化的激光驱动与探测器电子电路、激光调制及信号调理技术。论文阐述了WaterSpy的设计理念、需求分析、设备初步架构设计及其验证应用场景，同时重点突出了推动当前技术前沿发展的创新技术。
关键词： 量子级联激光器、光子学、水质监测、光电探测器
更新于2025-09-23 15:22:29
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塑料光纤倏逝波传感器用于浊度测量
摘要： 本文研究了用于检测浊度的塑料光纤传感器的构造与工作原理。该研究聚焦于设计一种低成本浊度传感器，其采用一对并排安装的多模光纤（MMF），并将光纤斜切端面垂直设置。通过Tracepro软件模拟评估了不同斜切角度的效率。将传感器探头浸入水混合物中采集反射信号，并分析不同浓度下的表现。研究发现当混合物浓度增加时，输出强度呈线性增长。该浊度传感器使用从湖泊、河流和沿海地区采集的实际样本进行测试，以验证其与商用仪器在天然化合物检测中的一致性。结果表明，所提出的传感器结构能在0至1000散射浊度单位（NTU）的动态检测范围内产生可靠结果，适用于实际现场测量。
关键词： 光纤传感器，Tracepro软件，水质监测，浊度
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用多源光学传感器研究浅水浑浊湖泊中浮游植物的时空变化
摘要： 通过整合新一代遥感卫星的精细空间信息与原位光学传感器（WISPstation）的高频观测数据，湖泊水质监测水平有望得到提升。我们以特拉西梅诺湖为研究对象应用该方法，旨在深化对不同时间和空间尺度下浮游植物动态变化的认识。采用非参数乘性回归模型对WISPstation获取的高频叶绿素a数据进行建模，结果显示"年内日期"是最关键的影响因子，反映了7月至9月浮游植物水华的季节演替过程。此外，东西风分量等气象因素对预测浮游植物的季节和昼夜变化模式也具有重要影响。2018年Sentinel 3-OLCI和Sentinel 2-MSI卫星共获取42幅影像，成功绘制出叶绿素a的空间分布与季节变化图谱，可视化呈现了夏季中旬局部入流导致叶绿素a升高的潜在影响。相比传统人工方法，卫星数据还能以更精细的尺度评估水质状况。虽然与人工采集的实地数据吻合度良好，但更重要的是，卫星与WISPstation传感器提供的大幅提升的时空分辨率，显然为水资源研究与管理提供了前所未有的资源支持。
关键词： 遥感、WISPstation、水质监测、叶绿素a、哨兵2号多光谱成像仪（MSI）、哨兵3号海洋和陆地颜色仪（OLCI）
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过金属-有机框架薄膜包覆光纤实现混合水溶液中的物理化学反应传感
摘要： 构建了一种金属有机框架薄膜（UiO-66）光纤平台作为数据处理传感系统，用于检测水污染物。采用简易放大方法设计出常规单模光纤（SMF-28）尖端（端面）的水稳定型UiO-66传感器，用于检测混合水溶液中的罗丹明B和甲基紫精。光学检测方法基于法布里-珀罗干涉测量术，通过快速傅里叶变换（FFT）技术分析干涉信号。水中两种污染物的混合会产生复杂的物理化学现象，FFT清晰地将其显示为与特定分析物类型相关的特定频率。
关键词： 有机污染物，水质监测，金属有机框架，液体传感器，光纤化学传感器
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于高光谱遥感的水质建模
摘要： 本研究旨在通过遥感数据估算湖泊学变量。2011年3月和2012年8月，在塞阿拉州奥罗斯水库的20个采样点收集了数据，分析的指标包括：塞奇盘透明度、浊度、水中悬浮无机颗粒物（SIS）、水的电导率（CE）及辐射测量数据。随后对双向反射率因子（FR）与SIS、CE、浊度和透明度数据进行了相关性分析，并建立了简单回归模型。针对SIS指标，最佳拟合模型为SIS = 860.1679*FRl720^1/0.6427（决定系数R2=0.90）；浊度回归模型为Turb = ((FRl720 – 0.0217)/0.0017)（R2=0.90）；透明度模型为Transp = ((-FRl653 + 0.171)/0.1375)（R2=0.92）；电导率模型为CE = ((-FRl632 + 0.5352)/1.6278)（R2=0.93）。所有模型的p值均小于0.001，表明这些湖泊学变量可通过遥感手段进行量化。
关键词： 高光谱传感器，水质监测，半干旱地区
更新于2025-09-09 09:28:46