CN113916819B - 紫外波段的离水辐射数据集的创建方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请属于水资源研究领域，提供了紫外波段的离水辐射数据集的创建方法及电子设备。紫外波段的离水辐射数据集的创建方法包括分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，其中，三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物以及悬浮颗粒物，参考波长是可见光波段的波长；根据相应组分在参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数；对三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到水体在紫外波段的吸收系数；基于水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正，从而有利于为水色遥感大气校正提供紫外波段的数据支持。
Description
技术领域
本申请属于水资源研究领域，尤其涉及紫外波段的离水辐射数据集的创建方法及电子设备。
背景技术
水色卫星遥感技术具有观测范围大、成本低、观测周期短、数据时效性高等优点，已成为全球尺度海洋生态环境监测的重要技术手段。近年来，由于紫外波段在水色遥感大气校正、水体溢油检测、水体有机物探测等方面有极大的应用潜力，越来越多的水色卫星遥感器上专门设置了紫外波段观测能力。然而受限于实测数据以及卫星遥感数据的相对匮乏，对于水体光学特性的研究多是围绕可见光范围展开，缺乏在紫外波段上的系统性研究，不能将紫外波段的水体特性应用于水色遥感大气校正。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了紫外波段的离水辐射数据集的创建方法及电子设备，可以构建紫外波段的离水辐射数据集，有利于为水色遥感大气校正提供紫外波段的数据支持。
本申请实施例的第一方面提供了一种紫外波段的离水辐射数据集的创建方法，包括：
分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，其中，所述三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物以及悬浮颗粒物，所述参考波长是可见光波段的波长；
根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数；
对所述三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的吸收系数；
基于所述水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，所述紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正。
在一种可能的实现方式中，所述根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数，包括：
根据所述浮游植物在440纳米处的吸收系数以及预设的浮游植物的归一化光谱数据确定所述浮游植物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数，包括：
根据所述有色溶解有机物在440纳米处的吸收系数以及预设的有色溶解有机物的指数衰减系数确定所述有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数，包括：
根据所述悬浮颗粒物在440nm处的吸收系数以及预设的悬浮颗粒物的指数衰减系数确定所述悬浮颗粒物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，包括：
确定所述浮游植物在紫外波段的散射系数以及所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数；
对所述浮游植物在紫外波段的散射系数、所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数以及纯水在紫外波段的散射系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的散射系数；
基于所述水体在紫外波段的吸收系数，以及所述水体在紫外波段的散射系数，创建紫外波段的离水辐射数据集。
在一种可能的实现方式中，所述确定所述浮游植物在紫外波段的散射系数，包括：
根据所述浮游植物在可见光波段的后向散射系数、所述浮游植物在可见光波段的吸收系数以及所述浮游植物的散射相函数确定所述浮游植物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述确定所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数，包括：
根据所述悬浮颗粒物在可见光波段的后向散射系数以及所述悬浮颗粒物的散射相函数确定悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述水体在紫外波段的吸收系数，以及所述水体在紫外波段的散射系数，创建紫外波段的离水辐射数据集，包括：
将所述水体在紫外波段的吸收系数，以及所述水体在紫外波段的散射系数输入水体辐射传输数值模型，得到紫外波段的离水辐射数据集。
本申请实施例的第二方面提供了一种紫外波段的离水辐射数据集的创建装置，包括：
获取模块，用于分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，其中，所述三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物以及悬浮颗粒物，所述参考波长是可见光波段的波长；
确定模块，用于根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数；
计算模块，用于对所述三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的吸收系数；
创建模块，用于基于所述水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，所述紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正。
本申请实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，根据相应组分在参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数，再对三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到水体在紫外波段的吸收系数，基于水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，从而将离水辐射数据集从可见光波段扩展到紫外波段，将紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正，有利于为水色遥感大气校正提供紫外波段的数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请一实施例提供的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法的实现流程示意图；
图2是本申请一实施例提供的浮游植物的归一化光谱数据与参考数据的关系曲线；
图3-a是根据本申请一实施例提供的离水辐射数据集的创建方法所得到遥感反射率的曲线图；
图3-b是根据本申请实施例提供的离水辐射数据集的创建方法所得到的可见光波段遥感反射率，与现有的离水辐射数据集中的可见光波段遥感反射率的相对误差曲线图；
图4是本申请一实施例提供的离水辐射数据集的创建装置示意图；
图5是本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
现有的水体光学特性的研究多是围绕可见光范围展开，缺乏在紫外波段上的系统性研究，不能将紫外波段的水体特性应用于水色遥感大气校正。为此，本申请提供一种紫外波段的离水辐射数据集的创建方法，根据水体中的三种组分在参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数，再对三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到水体在紫外波段的吸收系数，基于水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，从而将离水辐射数据集从可见光波段扩展到紫外波段，得到更全面的水体特性数据，再基于包括紫外波段的离水辐射数据集进行水色遥感大气校正，有利于提高水色遥感大气校正的准确度。
下面对本申请提供的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法进行示例性说明。
请参阅附图1，本申请一实施例提供的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法包括：
S101：分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数。
其中，三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物(coloreddissolved organicmatter，CDOM)以及悬浮颗粒物(Suspended Particulate Matter，SPM)，所述参考波长是可见光波段的波长。参考波长可以是可见光波段的任意波长，三种组分在参考波长的吸收系数可以是预先测量得到的，也可以是根据现有的用于表示可见光波段的水体的光学特性的模型得到的。
S102：根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数。
其中，本申请实施例中的紫外波段是指波长为300纳米-400纳米的波段。
在一种可能的实现方式中，浮游植物在参考波长的吸收系数是浮游植物在440纳米处的吸收系数，根据浮游植物在440纳米处的吸收系数以及预设的浮游植物的归一化光谱数据确定浮游植物在紫外波段的吸收系数。具体地，通过公式计算浮游植物在紫外波段的吸收系数，其中，aph(λ)表示浮游植物在紫外波段的吸收系数，λ表示波长，浮游植物在紫外波段的吸收系数是关于波长的函数，浮游植物在紫外波段的吸收系数包括不同波长对应的吸收系数，aph(440)表示浮游植物在440纳米处的吸收系数，/>表示浮游植物的归一化光谱数据，浮游植物的归一化光谱数据与波长相关。
在一种可能的实现方式中，由于叶绿素(Chlorophyl，Chl)在浮游植物中占有极大比重，因此，可以将Chl在参考波长的吸收系数作为浮游植物在参考波长的吸收系数。在一实施例中，通过公式aph(440)＝0.05*[C]0.626计算浮游植物在参考波长的吸收系数，其中，C表示叶绿素浓度，C的单位是mg/m3。
在一实施例中，浮游植物的归一化光谱数据是以浮游植物在440纳米处的吸收系数为参考的归一化光谱数据，通过公式 计算浮游植物的归一化光谱数据，其中，a0(λ)表示参考数据，与波长相关，a0(400)是表示400纳米处的参考数据，/>表示400纳米处的归一化光谱数据。
如图2所示，图中横坐标表示波长(wavelength)，波长的单位是纳米(nm)，纵坐标表示吸收系数，曲线1表示参考数据，曲线2表示计算出的浮游植物的归一化光谱数据，也即浮游植物在紫外波段的归一化光谱数据，曲线3表示是可见光波段的归一化光谱数据，可以看出曲线2和曲线3组成的曲线与曲线1可以较好的拟合，根据参考数据可以较好地将浮游植物在可见光波段的归一化光谱数据外推至紫外波段，说明计算出的浮游植物在紫外波段的归一化光谱数据的准确度较高，进一步提高了计算出的浮游植物在紫外波段的吸收系数的准确度。
在一种可能的实现方式中，CDOM在参考波长的吸收系数是CDOM在440纳米处的吸收系数。根据CDOM在440纳米处的吸收系数以及预设的CDOM的指数衰减系数确定CDOM在紫外波段的吸收系数。具体地，根据公式ag(λ)＝ag(440)exp(-Sg(λ-440))计算CDOM在紫外波段的吸收系数。其中，ag(λ)表示CDOM在紫外波段的吸收系数，CDOM在紫外波段的吸收系数是关于波长的函数，CDOM在紫外波段的吸收系数包括不同波长对应的吸收系数，ag(440)表示CDOM在440纳米处的吸收系数，exp(-Sg(λ-440))表示CDOM的指数衰减系数，“exp”表示指数运算，Sg表示CDOM的光谱斜率，该光谱斜率可以是CDOM在可见光波段的光谱斜率。在可见光波段，不同波段处的CDOM的光谱斜率不同，本申请实施例中，可以根据参考波长确定可用波段，再采用可用波段对应的CDOM的光谱斜率计算CDOM在紫外波段的吸收系数。
采用CDOM的指数衰减系数计算出的CDOM在紫外波段的吸收系数也呈指数衰减趋势，与CDOM在各波段的吸收系数的变化趋势一致。
在一种可能的实现方式中，SPM在参考波长的吸收系数是SPM在440纳米处的吸收系数。根据SPM在440纳米处的吸收系数以及预设的SPM的指数衰减系数确定SPM在紫外波段的吸收系数。具体地，根据公式aSPM(λ)＝aSPM(440)exp(-SSPM(λ-440))计算SPM在紫外波段的吸收系数。其中，aSPM(λ)表示SPM在紫外波段的吸收系数，SPM在紫外波段的吸收系数是关于波长的函数，SPM在紫外波段的吸收系数包括不同波长对应的吸收系数，aSPM(440)表示SPM在440纳米处的吸收系数，exp(-SSPM(λ-440))表示SPM的指数衰减系数，SSPM表示SPM的光谱斜率，该光谱斜率可以是SPM在可见光波段的光谱斜率。在可见光波段，不同波段的光谱斜率不同，本申请实施例中，可以根据参考波长确定可用波段，再采用可用波段对应的SPM的光谱斜率计算SPM在紫外波段的吸收系数。
采用SPM的指数衰减系数计算出的SPM在紫外波段的吸收系数也呈指数衰减趋势，与SPM在各波段的吸收系数的变化趋势一致。
在其他可能的实现方式中，也可以预先设定浮游植物在紫外波段的各个波长对应的吸收系数，对各个波长对应的吸收系数进行拟合，直到得到的拟合曲线与浮游植物在可见光波段的吸收系数匹配，得到浮游植物在紫外波段的吸收系数。也可以预先设定CDOM在紫外波段的各个波长对应的吸收系数，对各个波长对应的吸收系数进行拟合，直到得到的拟合曲线与CDOM在可见光波段的吸收系数匹配，得到CDOM在紫外波段的吸收系数。也可以预先设定SPM在紫外波段的各个波长对应的吸收系数，对各个波长对应的吸收系数进行拟合，直到得到的拟合曲线与SPM在可见光波段的吸收系数匹配，得到SPM在紫外波段的吸收系数。
S103：对所述三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的吸收系数。
具体地，根据公式a(λ)＝aw(λ)+aph(λ)+Ag(λ)+aSPM(λ)计算水体在紫外波段的吸收系数。其中，a(λ)表示水体在紫外波段的吸收系数，aw(λ)表示纯水在紫外波段的吸收系数。
S104：基于所述水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，所述紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正。
其中，离水辐射数据集可以是指定水体的离水辐射数据集，也可以包括不同水体的离水辐射数据集。不同水体对应的水体成分不同，对应的水体的吸收系数不同。将不同水体成分的光学参数(包括叶绿素浓度、CDOM的光谱斜率、SPM的光谱斜率等)输入上述水体在紫外波段的吸收系数的计算公式中，得到对应水体在紫外波段的吸收系数，再根据对应水体在紫外波段的吸收系数即可得到对应水体的离水辐射数据集。
离水辐射数据集可以是根据水体在紫外波段的吸收系数计算出的与吸收系数相关的辐射参数，也可以是将吸收系数输入预设的水体光学模型中得到的数据集，其中，预设的水体光学模型用于表示水体的各光学特性之间的对应关系。
在一实施例中，可以将水体在紫外波段的吸收系数输入水体辐射传输数值模型(例如Hydrolight模型)，输出与吸收系数相关的辐射数据，该辐射数据即为紫外波段的离水辐射数据集。
在另一实施例中，基于水体在紫外波段的吸收系数，以及水体在紫外波段的散射系数，创建紫外波段的离水辐射数据集。具体地，将水体在紫外波段的吸收系数，以及水体在紫外波段的散射系数输入水体辐射传输数值模型，得到紫外波段的离水辐射数据集，可以得到更全面的离水辐射数据集。示例性地，对于每一种水体，将水体各组分的浓度、水体在紫外波段的吸收系数、水体在紫外波段的散射系数、风吹海表的状况、水体底边界的性质、入射在海表面的太阳直接辐射和天空光漫射辐射分布，输入Hydrolight模型，输出对应水体的向下辐照度、向上辐照度、漫衰减系数以及遥感反射率等，输出量均是关于波长的函数，输出量与波长的对应关系即为离水辐射数据集。
在其他实施例中，离水辐射数据集也可以由水体在紫外波段的吸收系数计算出的与吸收系数相关的参数，以及由水体在紫外波段的散射系数计算出的与散射系数相关的参数组成的。
在一实施例中，水体在紫外波段的散射系数是对浮游植物在紫外波段的散射系数、SPM在紫外波段的散射系数以及纯水在紫外波段的散射系数进行求和处理后得到的。具体地，根据公式b(λ)＝bw(λ)+bph(λ)+bSPM(λ)计算水体在紫外波段的散射系数，其中，b(λ)表示水体在紫外波段的散射系数，是关于波长的函数；bw(λ)表示纯水在紫外波段的散射系数，是关于波长的函数；bph(λ)表示浮游植物在紫外波段的散射系数，是关于波长的函数；bSPM(λ)表示SPM在紫外波段的散射系数，是关于波长的函数。
在一种可能的实现方式中，根据浮游植物在可见光波段的后向散射系数、浮游植物在可见光波段的吸收系数以及浮游植物的散射相函数确定浮游植物在紫外波段的散射系数。具体地，首先根据公式计算浮游植物在可见光波段的散射系数，其中，bbph(v)表示浮游植物在可见光波段的后向散射系数；v表示可见光波段的波长，表示浮游植物的散射相函数，本申请实施例中，可以用叶绿素的散射相函数表示浮游植物的散射相函数；bph(v)表示浮游植物在可见光波段的散射系数。
之后，再根据公式bph(v)＝cph(v)-aph(v)计算浮游植物在可见光波段的光束衰减系数，其中，aph(v)表示浮游植物在可见光波段的吸收系数，cph(v)表示浮游植物在可见光波段的光束衰减系数。
浮游植物在可见光波段的光束衰减系数是关于波长的函数，将各波长对应的光束衰减系数代入公式和公式cph(550)＝p3[C]0.57中，计算出经验参数n1。其中，cph(550)表示浮游植物在550纳米处的光束衰减系数，p3为经验参数，p3的取值范围随机分布在0.06-0.6内。
在计算出n1后，根据公式计算出浮游植物在紫外波段的光束衰减系数，其中，cph(λ)表示浮游植物在紫外波段的光束衰减系数。
在得到浮游植物在紫外波段的光束衰减系数后，根据公式bph(λ)＝cph(λ)-aph(λ)计算浮游植物在紫外波段的散射系数。
由于计算浮游植物在紫外波段的散射系数是在可见光波段的吸收和散射规律上外推得到的，提高了计算出的浮游植物在紫外波段的散射系数的准确度。
在一种可能的实现方式中，根据SPM在可见光波段的后向散射系数以及SPM的散射相函数确定SPM在紫外波段的散射系数。具体地，首先根据公式计算SPM在可见光波段的散射系数，其中，bbSPM(v)表示SPM在可见光波段的后向散射系数，/>表示SPM的散射相函数。SPM在可见光波段的散射系数是关于波长的函数，将各波长对应的散射系数代入公式/>和公式bSPM(550)＝p4[S]0.766中，计算出经验参数n2。其中，bSPM(550)表示SPM在550纳米处的散射系数，p4为经验参数，p4的取值范围随机分布在0.06-0.6内，S表示悬浮泥沙浓度，S的单位是mg/m3。
在计算出n2后，根据公式计算出SPM在紫外波段的散射系数。
由于计算SPM在紫外波段的吸收系数是在可见光波段的吸收和散射规律上外推得到的，提高了计算出的SPM在紫外波段的散射系数的准确度。
在得到水体在紫外波段的吸收系数，以及水体在紫外波段的散射系数后，根据计算出的吸收系数和散射系数的公式计算水体在可见光波段的吸收系数和散射系数，从而得到水体在紫外波段和可见光波段的吸收系数，以及水体在紫外波段和可见光波段的散射系数。如图3-a所示，将水体在400纳米-800纳米波段的吸收系数和散射系数输入Hydrolight模型，得到不同Chl浓度时，遥感反射率Rrs随波长的变化曲线。其中，图中横坐标表示波长(wavelength)，波长的单位是纳米(nm)，纵坐标表示遥感反射率，曲线4a是Chl浓度为0.03mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线4b是Chl浓度为0.1mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线4c是Chl浓度为0.5mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线4d是Chl浓度为1mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线4e是Chl浓度为5mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线4f是Chl浓度为10mg/m3时，遥感反射率的变化曲线。
之后，再根据现有的可见光波段的离水辐射数据集得到遥感反射率随波长的变化曲线。其中，曲线5a是Chl浓度为0.03mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线5b是Chl浓度为0.1mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线5c是Chl浓度为0.5mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线5d是Chl浓度为1mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线5e是Chl浓度为5mg/m3时，遥感反射率的变化曲线，曲线5f是Chl浓度为10mg/m3时，遥感反射率的变化曲线。
可以看出曲线4a在可见光波段部分与曲线5a、曲线4b在可见光波段部分与曲线5b、曲线4c在可见光波段部分与曲线5c、曲线4d在可见光波段部分与曲线5d、曲线4e在可见光波段部分与曲线5e、曲线4f在可见光波段部分与曲线5f，均有较高的重合度。如图3-b所示，图中横坐标表示波长(wavelength)，波长的单位是纳米(nm)，纵坐标表示相对误差，曲线6a、6b、6c、6d、6e、6f分别是曲线4a在可见光波段部分与曲线5a的相对误差、曲线4b在可见光波段部分与曲线5b的相对误差、曲线4c在可见光波段部分与曲线5c的相对误差、曲线4d在可见光波段部分与曲线5d的相对误差、曲线4e在可见光波段部分与曲线5e的相对误差、曲线4f在可见光波段部分与曲线5f的相对误差，即分别对应Chl浓度为0.03mg/m3、0.1mg/m3、0.5mg/m3、1mg/m3、5mg/m3以及10mg/m3时的相对误差。可以看出根据本申请实施例提供的方法计算出的遥感反射率与现有数据集计算出的遥感反射率之间的误差较小，由于遥感反射率是根据吸收系数和散射系数计算出的，进一步说明采用本申请实施例提供的方法计算出的水体在紫外波段的吸收系数以及水体在紫外波段的散射系数具有较高的准确度，进而提高了得到的紫外波段的离水辐射数据集的准确度，有利于为水色遥感大气校正提供紫外波段的数据支持。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法，图4示出了本申请实施例提供的紫外波段的离水辐射数据集的创建装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
如图4所示，紫外波段的离水辐射数据集的创建装置包括，
获取模块10，用于分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，其中，所述三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物以及悬浮颗粒物，所述参考波长是可见光波段的波长；
确定模块20，用于根据相应组分在所述参考波长的吸收系数，分别确定相应组分在紫外波段的吸收系数；
计算模块30，用于对所述三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的吸收系数；
创建模块40，用于基于所述水体在紫外波段的吸收系数创建紫外波段的离水辐射数据集，所述紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正。
在一种可能的实现方式中，所述确定模块20具体用于：
根据所述浮游植物在440纳米处的吸收系数以及预设的浮游植物的归一化光谱数据确定所述浮游植物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述确定模块20具体用于：
根据所述有色溶解有机物在440纳米处的吸收系数以及预设的有色溶解有机物的指数衰减系数确定所述有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述确定模块20具体用于：
根据所述悬浮颗粒物在440nm处的吸收系数以及预设的悬浮颗粒物的指数衰减系数确定所述悬浮颗粒物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述创建模块40具体用于：
确定所述浮游植物在紫外波段的散射系数以及所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数；
对所述浮游植物在紫外波段的散射系数、所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数以及纯水在紫外波段的散射系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的散射系数；
基于所述水体在紫外波段的吸收系数，以及所述水体在紫外波段的散射系数，创建紫外波段的离水辐射数据集。
在一种可能的实现方式中，所述创建模块40还用于：
根据所述浮游植物在可见光波段的后向散射系数、所述浮游植物在可见光波段的吸收系数以及所述浮游植物的散射相函数确定所述浮游植物在紫外波段的吸收系数。
在一种可能的实现方式中，所述创建模块40还用于：
根据所述悬浮颗粒物在可见光波段的后向散射系数以及所述悬浮颗粒物的散射相函数确定悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数。
在一种可能的实现方式中，所述创建模块40具体用于：
将所述水体在紫外波段的吸收系数，以及所述水体在紫外波段的散射系数输入水体辐射传输数值模型，得到紫外波段的离水辐射数据集。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
图5是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。所述电子设备可以是桌上型计算机、笔记本等计算设备。
如图5所示，该实施例的电子设备包括：处理器11、存储器12以及存储在所述存储器12中并可在所述处理器11上运行的计算机程序13。所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述紫外波段的离水辐射数据集的创建方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示获取模块10至创建模块40的功能。
示例性的，所述计算机程序13可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器12中，并由所述处理器11执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序13在所述电子设备中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图5仅仅是电子设备的示例，并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器12可以是所述电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。所述存储器12也可以是所述电子设备的外部存储设备，例如所述电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器12还可以既包括所述电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器12用于存储所述计算机程序以及所述电子设备所需的其他程序和数据。所述存储器12还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种紫外波段的离水辐射数据集的创建方法，其特征在于，包括：
分别获取水体中三种组分在参考波长的吸收系数，其中，所述三种组分分别为浮游植物、有色溶解有机物以及悬浮颗粒物，所述参考波长是可见光波段的波长440纳米；
预先设定所述悬浮颗粒物在紫外波段的各个波长对应的吸收系数，对各个波长对应的吸收系数进行拟合，直到得到的拟合曲线与所述悬浮颗粒物在可见光波段的吸收系数匹配，得到悬浮颗粒物在紫外波段的吸收系数；根据所述有色溶解有机物在440纳米处的吸收系数以及预设的有色溶解有机物的指数衰减系数确定所述有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数，根据公式ag(λ)＝
ag(440)exp(-Sg(λ-440))确定有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数，其中，ag(λ)表示有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数，ag(440)表示有色溶解有机物在440纳米处的吸收系数，exp(-Sg(λ-440))表示有色溶解有机物的指数衰减系数，“exp”表示指数运算，Sg表示有色溶解有机物在可见光波段的光谱斜率，根据参考波长确定可用波段，采用可用波段对应的有色溶解有机物的光谱斜率确定有色溶解有机物在紫外波段的吸收系数；根据浮游植物在440纳米处的吸收系数以及预设的浮游植物的归一化光谱数据确定浮游植物在紫外波段的吸收系数，通过公式计算浮游植物在紫外波段的吸收系数，其中，aph(λ)表示浮游植物在紫外波段的吸收系数，λ表示波长，aph(440)表示浮游植物在440纳米处的吸收系数，/>表示浮游植物的归一化光谱数据，通过公式aph(440)＝0.05*[C]0.626计算浮游植物在440纳米处的吸收系数，其中，C表示叶绿素浓度，通过公式计算浮游植物的归一化光谱数据，其中，a0(λ)表示参考数据，a0(400)表示400纳米处的参考数据，/>表示400纳米处的归一化光谱数据；
对所述三种组分在紫外波段的吸收系数和纯水在紫外波段的吸收系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的吸收系数；
根据所述浮游植物在可见光波段的后向散射系数、所述浮游植物在可见光波段的吸收系数以及所述浮游植物的散射相函数确定所述浮游植物在紫外波段的散射系数，根据公式计算浮游植物在可见光波段的散射系数，其中，bbph(v)表示浮游植物在可见光波段的后向散射系数；v表示可见光波段的波长，/>表示浮游植物的散射相函数，bph(v)表示浮游植物在可见光波段的散射系数，根据公式bph(v)＝cph(v)-aph(v)计算浮游植物在可见光波段的光束衰减系数，其中，aph(v)表示浮游植物在可见光波段的吸收系数，cph(v)表示浮游植物在可见光波段的光束衰减系数，将各波长对应的光束衰减系数代入公式/>和公式cph(550)＝p3[C]0.57中，计算出经验参数n1，cph(550)表示浮游植物在550纳米处的光束衰减系数，p3为经验参数，根据公式计算出浮游植物在紫外波段的光束衰减系数，其中，cph(λ)表示浮游植物在紫外波段的光束衰减系数，根据公式bph(λ)＝cph(λ)-aph(λ)计算浮游植物在紫外波段的散射系数；根据所述悬浮颗粒物在可见光波段的后向散射系数以及所述悬浮颗粒物的散射相函数确定所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数，根据公式计算悬浮颗粒物在可见光波段的散射系数，其中，bbSPM(v)表示悬浮颗粒物在可见光波段的后向散射系数，/>表示悬浮颗粒物的散射相函数，将可见光波段各波长对应的散射系数代入公式/>和公式bSPM(550)＝p4[S]0.766中，计算出经验参数n2，其中，bSPM(550)表示悬浮颗粒物在550纳米处的散射系数，p4为经验参数，S表示悬浮泥沙浓度，根据公式/>计算出悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数；对所述浮游植物在紫外波段的散射系数、所述悬浮颗粒物在紫外波段的散射系数以及纯水在紫外波段的散射系数进行求和处理，得到所述水体在紫外波段的散射系数；对于每一种水体，将水体各组分的浓度、水体在紫外波段的吸收系数、水体在紫外波段的散射系数、风吹海表的状况、水体底边界的性质、入射在海表面的太阳直接辐射和天空光漫射辐射分布，输入Hydrolight模型，输出对应水体的向下辐照度、向上辐照度、漫衰减系数以及遥感反射率，输出量与波长的对应关系即为紫外波段的离水辐射数据集，所述紫外波段的离水辐射数据集用于水色遥感大气校正。
2.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法。
3.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的紫外波段的离水辐射数据集的创建方法。
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