水体可见光-短波红外光谱反射率测量

水体可见光-短波红外光谱反射率测量

国家标准 GB/T36540一2018 水体可见光-短波红外光谱反射率测量 VIs-swIRspecrlreIeetiity measurementofwater 2018-07-13发布 2019-02-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/36540一2018 目 次 前言 范围 规范性引用文件 2 术语和定义 3 测量条件 4.1测量环境 测量工作人 4.2 员 4.3测量装置 测量准备 5.1测量策划 5.2测量装置检查和调试 基本测量 6.1确定测量目标 6.2确定测量时间 6.3光谱测量仪安装及参数设定 6.4标准参考板安置 6.5测量步骤 6.6测量次数 6.7测量速度 6.8观测几何 6.9测量结束 配套测量 7.1测点和采样点定位 7.2水体理化和生物特性测量 7.3容器本底光谱反射率测量 7.4天空光占比测量 7.5水温测量和气象条件观测 7.6影像拍摄 8 测量记录 8.1基本信息 8.2配套信息 测量数据处理 9.1水体光谱反射率测量数据处理 9.2容器本底光谱反射率测量数据处理 9.3天空光占比测量数据处理 0测量工作总结
GB/T36540一2018 13 0.1总结报告编制 13 0.2文件资料归档 附录A资料性附录水体光谱反射率测量记录表 l4
GB/36540一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由科学院提出 本标准由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口 本标准起草单位:上海市气象局、科学院上海技术物理研究所、科学院光电研究院、科 学院遥感与数字地球研究所、上海卫星工程研究所 本标准主要起草人:尹球、巩彩兰、胡勇、贾媛媛、许华,张风丽、陈强、王新鸿
GB/36540一2018 水体可见光-短波红外光谱反射率测量 范围 本标准规定了水体可见光-短波红外光谱反射率测量的术语和定义、测量条件、测量准备、基本测 量、配套测量、测量记录、测量数据处理和测量工作总结 本标准适用于获取未冻结的陆域地表水体和近岸海域水体在380nm~2500nm波长范围内的光 谱反射率数据,波长在300nm" 380nm近紫外范围内的水体光谱反射率测量以及其他未冻结海域水 体的可见光-短波红外光谱反射率测量可参照执行 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 太阳能热利用术语 GB/T12936 GB/T13195 水质 水温的测定温度计或颠倒温度计测定法 GB/T14950摄影测量与遥感术语 GB17378.3 海祥监测规范第3部分样品采集、贮存与运输 GB/T33988城镇地物可见光-短波红外光谱反射率测量 H]493水质采样样品的保存和管理技术规定 H494水质采样技术指导 QX/T46地面气象观测规范第2部分;云的观测 QX/T47地面气象观测规范第3部分;气象能见度观测 QX/T51地面气象观测规范第7部分;风向和风速观测 术语和定义 GB/T12936,GB/T13195、GB/T14950,GB17378.3GB/T33988、H]493、HU494、QX/T46 QX/T47.QX/T51界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 总太阳光totalsunlight 到达测量面的直射太阳光和天空光(又称漫射太阳光)的总和 注1:其量化表达为;总太阳光辐照度等于直射太阳光辐照度与天空光辐照度之和. 注2:太阳光若无限定,指总太阳光 3.2 天空光占比 ortionofskylight propo 到达测量面的天空光占总太阳光的比例 注:其量化表达为天空光辐照度与总太阳光辐照度之比 3.3 backgrwndspeetalrcletiityofeontainer 容器本底光谱反射率 用于水样光谱反射率测量的容器,在空置状态下,经过内表面对人射光的吸收和反射过程,在其开
GB/T36540一2018 口面处的光谱反射率 3.4 ofobservation 观测几何 geometry 观测高度、观测视场、观测天顶角、观测方位角,太阳天顶角及太阳方位角的组合 测量条件 4.1测量环境 光谱测量对环境要求如下 应以自然太阳光为光源,测量时太阳天顶角应不大于50 a 应天气晴好,光照稳定 天空云量宜为睛或少云,气象能见度宜优于10km b 风力应不超过4级,并避免运动物体对水体目标波浪特性和水质特性的影响 c d 光谱测量仪与水体目标及标准参考板之间应无任何遮挡物,并避免周边环境和测量装置对水 体目标及标准参考板的阴影和反射影响 4.2测量工作人员 光谱测量对工作人员要求如下 应着暗色弱反射衣物; a b)站位应不影响光谱测量仪与被测目标及标准参考板之间的通视,并避免工作人员对水体目标 及标准参考板的阴影和反射影响; 应有作业保护措施,确保工作人员与测量装置安全 4.3测量装置 4.3.1光谱测量仪 光谱测量仪性能及定标要求如下: 性能稳定,携带方便,易操作 a b 电池贮量应满足外场使用时长要求 测量波长范围应覆盖380nm(含)2500nm(含) c d 每两年应至少进行一次光谱定标 380nm(含)~1050nm波长范围内,光谱分辨率应优于 5 nm;l050nm(含)2500nm(含)波长范围内,光谐分辨率应优于10nm 波长精度应优于 nm ,测量噪声等效辐亮度应小于3×10-w/ sr nm em 每年应至少进行一次辐射定标或在使用前后进行辐射定标 若需用到多台光谱测量仪,应对 各光谱测量仪统一进行辐射定标 380nm(含)1050nm波长范围内,辐射定标准确度(或 称绝对精度,包含系统误差和随机误差)应不低于士5%;1050nm(含)2500nm(含)波长范 围内,辐射定标准确度应不低于士7% 4.3.2标准参考板 标准参考板性能及定标要求如下: 板面应平整、无荧光、易清洁 a b)根据排除水体耀斑影响的被测水体目标光谱反射率可能最大值,宜选择光谱反射率与之接近 的标准参考板,其光谱反射率大小通常在5%~50% 反射性能稳定,光谱选择性小、各向同性、均匀 以平均反射率值为基准,其反射率的相对变化
GB/36540一2018 应满足 -年变化不超过士2%; 380nm(含)1050nm波长范围内,随波长变化不超过士2%; 050nm 含)2500nm(含)波长范围内,随波长变化不超过士5% -人射光天顶角和观测天顶角小于65"范围内,随方向变化不超过士5% 除边缘防护区域外,随板上位置变化不超过士1% 每半年应至少进行一次光谱反射率定标或在使用前后进行光谐反射率定标,每次清洁后应重 d 新定标 若需用到多块标准参考板,应对各标准参考板统一进行光谱反射率定标 380nm 含)~1050nm波长范围内,光谱反射率定标准确度应不低于士1%;1050nm(含)~ 2500nm(含)波长范围内,光谱反射率定标准确度应不低于士2% 应保持清洁,避免接触化学物质或坚硬物体 若反射性能出现明显退化,应予以清洁或更换 4.3.3配套设备 各配套设备要求分别如下 照相设备;应具有记录照相日期和时间功能; aa b 定位设备;定位精度应优于15m; 作业平台:包括测量船、桥梁及水岸等,应有安全护栏或其他安全保护措施,并配备能可靠装载 光谐测量仪的悬臂; 水样光谱反射率测量容器;容器内表面应做均匀无光发黑处理,并保持清洁;容器水平截面内 圈宜为圆形或正方形,且以开口面内圈尺寸为最小;容器开口面内圈尺寸宜不小于1m,容器 内底面深度宜不小于1m;除边缘区域外,人射天顶角和观测天顶角小于65"范围内,水平空置 状态下的容器开口面光谱反射率应不超过4%,光谱反射率年绝对变化应不超过士0.5%,过水 前与过水晾干后的光谱反射率绝对变化应不超过士0.5%; 遮光板;应具有暗色弱反射表面特性,尺寸宜为天空光占比测量所用标准参考板尺寸的1.1倍 含)1.2倍(含),并配备能满足遮挡直射太阳光需要的支撑件和固定件; 水温测量,水样采集和保存设备;应符合GB/T13195,GB17378.3,H493和H494的要求; 气象观测设备:应符合Qx/T46,Qx/T47和QXx/T51的要求 g 4.3.4测量装置其他要求 测量装置其他要求如下: 测量装置的包装应满足运输要求 运输及使用过程中,应防止测量装置受到碰撞与剧烈颠簸 a 若发生碰撞与剧烈颠簸,应进行检查,确认测量装置性能是否发生变化;若性能发生变化,应重 新调试,必要时可重新定标,再用于测量 b)光谱测量仪视场角大小与标准参考板尺寸及水样光谱反射率测量容器开口面尺寸的配置应符 合观测几何要求 S 测量准备 5.1测量策划 制定测量计划,确定测量目的、测量内容、任务分工、行程安排及测量日程 5.2测量装置检查和调试 出发前和测量前,应检查各测量装置是否完好,相关配件是否齐全,所需电池电量或电源供应是否
GB/T36540一2018 充足,作业保护措施是否到位 测量前,应对各测量装置进行调试,确保装置正常使用 基本测量 6.1确定测量目标 水体光谐反射率测量目标既可为自然水体,也可为从自然水体采集的水样,或由配制和培养生成的 水样 测量目标要求如下 所选自然水体测点或采样点应具有代表性; a) b) 水样的采集和保存应符合GB17378.3,HJ493和H494的要求， e可根据需要对采集、配制和培养的水样做稀释处理， d 水样光谱反射率测量容器应安置在静稳位置,液面深度宜不大于0.1nm 6.2确定测量时间 依测量目的确定测量时间,宜在地方时10:00~15:00之间进行 若进行卫星和航空遥感的同步或 准同步测量,测量时间以与卫星和航空遥感器过境时间一致为优先 若在测量船上,以自然水体为目标 进行光谱反射率测量,应在测量船停稳,航迹消失,水面恢复自然状态后进行 6.3光谱测量仪安装及参数设定 光谱测量仪安装及参数设定应按以下步骤进行 根据被测水体目标大小,选择安装合适的光谱测量仪镜头,确保其观测视场覆盖范围不超过测 a 点水体目标(实地光谱反射率测量),或水样液面和水样存放容器开口面《水样光谱反射半测 量>,或标准参考板等尺寸的80% b)将光谱仪测量探头和光谱测量仪主机及计算机等设备相连接 打开光谱测量仪,预热10min以上; c 设置光谱测量仪工作参数和测量数据保存路径 d 6.4标准参考板安置 标准参考板应水平安置在被测目标附近 具体地,在满足第4章要求，且不影响测量操作的同时， 标准参考板与水平面夹角应尽可能小,最大不得超过5",标准参考板与水体目标尽可能接近,使其与水 体目标所受光照一致 6.5测量步骤 每次测量应按以下步骤进行 根据当时太阳光照条件,对光谱测量仪增益和积分时间进行优化配置; a 确定光谱测量仪暗电流; b 进行目标对总太阳光的反射光谱测量和标准参考板对总太阳光的反射光谱测量， c 通过测量数据处理获得目标光谱反射率信息 d 6.6测量次数 针对同一水体目标的每组观测几何,光谱反射率测量次数应不少于3次 每次采集不少于3组水 体目标对总太阳光的反射光谱曲线,并在其前后各采集不少于1组标准参考板对总太阳光的反射光谱 曲线 每组记录的反射光谱曲线不少于3条
GB/36540一2018 6.7测量速度 每次测量应在3min内完成 .8观测几何 光谱测量的观测几何要求如下 a 对于自然水体目标的反射光谐测量,观测高度宜在水面上方[1m,2m]作业平台边缘距目标 水平距离宜不小于！ m 对于水样目标的反射光谱测量,观测视场中心和观测高度应确保观测视场完全落人容器开口 b 面,且观测视场外容器开口面余量不小于20% 宜以容器开口面中心为观测视场中心,观测 高度宜在容器开口面上方不低于0.3m 对于标准参考板的反射光谱测量,观测视场中心和观测高度应确保观测视场完全落人标准参 考板,且观测视场外标准参考板余量不小于20% 宜以标准参考板中心为观测视场中心,观 测高度宜在标准参考板上方不低于0.3m 观测应避开水面镜反射方向 观测天顶角应不大于50,观测方位角多与太阳方位角乡，应满足min(l乡一$l,386o -.|)<90 宜优先采取垂直向下观测,以及观测天顶角在[30°,45]且观测方位角夕与太阳方位角 满 足45"=mnl中一|.a0-|一A|)二"的倾斜观测 标准参考板对总太阳光反射光谱测量的观测天顶角和方位角应分别与目标对总太阳光反射光 g 谱测量的观测天顶角和方位角一致 6.9测量结束 结束当前测量后,先关闭光谱测量仪,再关闭计算机,收起连接线,将光谱测量仪和标准参考板等专 用设备及相关配件装人仪器箱 配套测量 7.1测点和采样点定位 测量和采样过程中,应开启定位设备,待显示数值稳定,达到定位精度要求后,记录测点和采样点经 结度和高程等位置信息 经结度记录应精确到0.1",高程记录应精确到o.1 m 7.2水体理化和生物特性测量 在水体光谱反射率测量过程中,应进行目标理化和生物特性的在线测量 若在线测量无法进行也 可采集目标水样,用于目标理化和生物特性的离线测量 其要求如下 在线测量和离线测量均应由具有从事该测量资质的单位执行 aa b)离线测量涉及的水样采集和保存应符合GB17378.3,H]494和H493的要求 7.3容器本底光谱反射率测量 在开始水样光谱反射率测量之前和完成水样光谱反射率测量之后一周内,宜在原地进行容器本底 光谱反射率测量 其要求如下 以空置的水样光谱反射率测量容器开口面为目标,进行容器开口面对总太阳光的反射光谱测 a 量和标准参考板对总太阳光的反射光谱测量
GB/T36540一2018 b 除对风力要求由不超过4级降低为宜不超过5级，且不涉及对水样要求,第4章、第5章、第6 章规定的各项要求同样适用于容器本底光谱反射率测量 容器本底光谱反射率测量所用标准参考板反射率宜不大于水样光谱反射率测量所用标准参考 板反射率; d 容器本底光谱反射率测量的地方时和观测几何宜涵盖水样光谱反射率测量的地方时和观测 几何 7.4天空光占比测量 在水体光谱反射率测量过程中,宜选取尽可能接近水体光谱反射率测点的静稳位置进行天空光占 比测量 其要求如下: 以直射太阳光被遮挡的标准参考板为目标,进行标准参考板对天空光的反射光谱测量和同一 a 标准参考板对总太阳光的反射光谱测量; 除对风力要求由不超过4级降低为宜不超过5级,且不涉及对水样和容器要求,第4章,第5 b 章,第6章规定的各项要求同样适用于天空光占比测量; 天空光占比测量所用标准参考板反射率宜不小于水体光谱反射率测量所用标准参考板反 射率; 天空光占比测量的地方时和观测几何应诵盖水体光谐反射率测量的地方时和观测几何; d 进行标准参考板对天空光的反射光谱测量时,遮光板应支撑并固定在距离标准参考板不小于 2m的位置,遮光板法线以及遮光板中心与标准参考板中心连线应平行于直射太阳光方向,确 保能完全遮挡直射太阳光对标准参考板的照射 7.5水温测量和气象条件观测 在水体光谱反射率测量、水样采集、水体理化和生物特性在线测量过程中,应进行水温测量和气象 条件观测 其要求如下 在容器本底光谱反射率测量以及天空光占比测量过程中,应进行气象条件观测 a 水温测量点宜在水体目标水面下方[0m,1m]深度,气象条件观测点宜在作业平台上方[1m b) 2m]高度; 水温测量和气象条件观测应符合GB/T13195,Qx/T46Qx/T47和Qx/T51的要求 c 7.6影像拍摄 影像拍摄要求如下 水体光谱反射率测量过程中,应拍摄工作影像,水体目标和标准参考板近景影像、周边环境及 a 天空状况影像 对于水样光谱反射率测量,水体目标近景影像应在水样光谱反射率测量容器 上方和侧方拍摄 水样采集、配制和培养过程中,应拍摄工作影像,水样采集对象近景影像,水样采集、保存、配制 b 和培养所用容器和水样所处状态近景影像,以及周边环境影像 水体理化和生物特性测量过程中,应拍摄测量工作影像、周边环境影像、测量对象和测量设备 近景影像 容器本底光谱反射率测量过程中,应拍摄工作影像、空置容器和标准参考板近景影像、周边环 境及天空状况影像,空置容器近景影像应在其上方和侧方拍摄 天空光占比测量过程中,应拍摄占比测量工作影像、标准参考板和遮光板近景影像、,遮光板安 置状态影像、周边环境及天空状况影像 水温测量和气象条件观测过程中,应拍摄测量工作影像和测量设备近景影像
GB/36540一2018 影像应以数码形式保存,影像上应记录拍摄日期和时间信息 g 测量记录 8.1基本信息 8.1.1水体目标信息 应记录以下水体目标信息: 水体目标名称、属性; a b 水体目标类别,分为自然水体、自然水体采集的水样,配制和培养生成的水样 水体目标理化和生物特性的定性描述; c d)其他说明; e 水体目标信息记录人员姓名、所在单位和联系方式,其中工作人员姓名需本人签字 水体目标信息记录表参见附录A的表A.1 8.1.2水体光谱反射率测量信息 应记录以下水体光谱反射率测量信息: 测量目的和任务 a b 测量地点的名称、编号和地理位置,以及周边环境状况的定性描述 c 测量日期和地方时 山云量、气象能见度以及风向风速等气象条件和水温 若测量过程中气象条件和水温发生变化 应记录发生的变化 测量方式,分为对自然水体进行实地测量,将采集、配制或培养的水样装人容器进行水样测量 若是对水样进行光谱反射率测量,进一步说明待测水样的稀释倍数和液面深度、待测水样编号 及其与采集,配制和培养水样编号的对应关系 观测高度、观测天顶角和观测方位角 光谱反射率测量次数、每次采集的水体目标和标准参考板对总太阳光的反射光谱组数、每组记 g 录的反射光谱条数 h 水体目标和标准参考板对总太阳光的反射光谐曲线的文件名及对应关系 工作影像,水体目标和标准参考板近景影像、周边环境及天空状况影像的文件名 i j 光谱测量仪的名称,型号,测量波长范围,观测视场、工作参数、定标日期及定标文件名等信息 若测量过程中采用的光谱测量仪信息发生变化,应记录发生的变化 k 标准参考板的名称,型号、反射率定标日期及定标文件名等信息 若测量过程中采用的标准 参考板信息发生变化,应记录发生的变化 配套设备的名称,型号,技术指标和工作参数等信息 lD 工作人员姓名、任务分工、所在单位和联系方式,其中工作人员姓名需本人签字 m 水体光谱反射率测量信息记录表参见表A.2 8.2配套信息 8.2.1水体理化和生物特性测量信息 水体理化和生物特性测量应记录以下信息: 测量的内容 a b 测量地点或场所的名称、编号和地理位置,周边环境状况的定性描述
GB/T36540一2018 测量的日期、地方时 c d 说明水体理化和生物特性测量方式,分为在线测量和离线测量 在线测量应记录测量探头离 水面深度;离线测量应记录测量水样的编号及其与采集、配制和培养水样编号的对应关系 加盖测量单位公章的水体理化和生物特性测量结果的文件名 e 测量工作影像、测量对象和测量设备近景影像及周边环境影像的文件名 测量设备名称和型号 8 h)测量和信息记录人员姓名、所在单位和联系方式,其中信息记录人员姓名需本人签字 水体理化和生物特性测量信息记录表参见表A.3 8.2.2水样采集,配制和培养信息 水样采集、配制和培养应记录以下信息: a 水样编号及水样来源 水样采集地点配制和培养场所的名称、编号、经纬度、高程及周边环境状况 b c 水样采集、保存、配制和培养的日期和地方时 水样采集、保存、配制和培养的过程和结果的简要描述 d 水样采集、保存、配制和培养的设备、条件和方法的简要描述 若过程中设备、条件和方法发生 变化,应记录发生的变化 水样采集、配制和培养的工作影像,水样采集对象近景影像,水样采集、保存、配制和培养所用 设备和水样所处状态近景影像,以及周边环境影像的文件名 水样采集、配制和培养工作人员姓名、任务分工、所在单位和联系方式,其中工作人员姓名需本 g 人签字 水样采集、配制和培养信息记录表参见表A.4 8.2.3容器本底光谱反射率测量信息 容器本底光谱反射率测量应记录以下信息 水样光谱反射率测量容器的名称、材质、形状、尺寸,内表面特性的定性描述 a b) 容器本底光谱反射率测量地点的名称,编号和地理位置,周边环境状况的定性描述 容器本底光谱反射率测量日期和地方时 c 容器本底光谱反射率测量时的云量、气象能见度以及风向风速等气象条件 若测量过程中气 d 象条件发生变化,应记录发生的变化 容器本底光谱反射率测量的观测高度和观测方向 e 容器本底光谱反射率测量次数、每次采集的空置容器开口面和标准参考板对总太阳光的反射 光谱组数、每组记录的反射光谱条数 空置容器开口面和标准参考板对总太阳光的反射光谱曲线的文件名及对应关系 工作影像、空置容器和标准参考板近景影像、周边环境及天空状况影像 h 容器本底光谱反射率测量所用光谱测量仪的名称,型号、测量波长范围、观测视场、工作参数、 D 定标日期及定标文件名等信息 若测量过程中采用的光谱测量仪信息发生变化应记录发生 的变化 容器本底光谱反射率测量所用标准参考板的名称、型号、反射率,定标日期及定标文件名等信 J 息 若测量过程中采用的标准参考板信息发生变化,应记录发生的变化 k 容器本底光谱反射率测量所用配套设备的名称,型号、技术指标和工作参数等信息 D 容器本底光谱反射率测量工作人员姓名、任务分工,所在单位和联系方式,其中工作人员姓名 需本人签字
GB/36540一2018 容器本底光谱反射率测量信息记录表参见表A.5 8.2.4天空光占比测量信息 天空光占比测量应记录以下信息 天空光占比测点名称、编号及地理位置,周边环境状况的定性描述 a b 天空光占比测量的日期和地方时 天空光占比测量时的云量、气象能见度以及风向风速等气象条件 若测量过程中气象条件发 生变化,应记录发生的变化. d 天空光占比测量的观测高度、观测天顶角,观测方位角以及遮光板与标准参考板的距离 天空光占比测量次数、每次采集的标准参考板对天空光和对总太阳光的反射光谱组数、每组记 录的反射光谱条数 标准参考板对天空光的反射光谱曲线和标准参考板对总太阳光的反射光谱曲线的文件名及对 应关系 天空光占比测量工作影像、标准参考板和遮光板近景影像、周边环境及天空状况影像的文 件名 h 天空光占比测量所用光谱测量仪的名称、型号、测量波长范围、观测视场、工作参数、定标日期 及定标文件名等信息 若测量过程中采用的光谱测量仪信息发生变化,应记录发生的变化 天空光占比测量所用标准参考板的名称、型号、反射率、定标日期及定标文件名等信息 若测 量过程中采用的标准参考板信息发生变化,应记录发生的变化 天空光占比测量所用配套设备的名称、型号、技术指标和工作参数等信息 kk 天空光占比测量工作人员姓名、任务分工、所在单位和联系方式,其中工作人员姓名需本人 签字 天空光占比测量信息记录表参见表A.6 测量数据处理 9.1水体光谱反射率测量数据处理 g.1.1水体光谱反射率测量数据筛选 水体光谱反射率测量数据筛选步骤如下: 定性分析 a 对每次测量记录的各条水体目标和标准参考板对总太阳光的反射光谱曲线,进行量值大 小和随波长变化形态的定性分析包括曲线自身的分析,以及曲线之间的对比分析),选出 疑似异常的反射光谱曲线; 对疑似异常的反射光谱曲线分析各种可能原因,涉及:测点和采样点选择的合理性,水体 目标特征及其变化;水温和气象条件及其变化;测量装置、工作人员和周边环境的阴影和 反射影响;光谱测量仪观测视场角大小选择和工作参数设定的合理性,标准参考板反射 率,形状、尺寸以及安置位置选择的合理性,光谱测量仪操作方法和标准参考板安置状态 的正确性,作业平台和悬臂的稳定性;测量时间、测量步骤及测量速度的合理性,观测几何 的合理性和一致性;水样采集和保存方法的规范性,水样光谱反射率测量所用容器形状和 尺寸的合理性,容器内表面灰度的均匀性和稳定性,水样稀释倍数和液面深度的合理性; 测量装置异常和测量记录错误等; 对原因明确,确认为异常的曲线予以筛除,并记录筛除原因
GB/T36540一2018 b 对未筛除的数据做定量分析 1 计算该次测量水体目标对总太阳光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线,若某条水体目 标对总太阳光的反射光谱曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条曲线异常,予以 筛除,并记录筛除原因; 计算该次测量标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线,若某条标准 2 参考板对总太阳光的反射光谱曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条曲线异常， 予以筛除,并记录筛除原因 对仍未筛除的数据做进一步定量分析;分别计算水体目标对总太阳光反射光谱曲线采集之前 和之后的标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值,若二者相对变化超过土2%,判定光照不 稳定.该次水体光谱反射率测量数据整体无效.予以筛除,并记录筛除原因 9.1.2水体光谱反射率计算 根据筛选后保留的水体目标和标准参考板对总太阳光的反射光谱曲线,对每次测量,按式(1)分别 计算可见光-短波红外波长范围内水体目标的光谱反射率 Lwa,0,, pw(A,0,,0,声,)=s(a,0,,0,)x Ls(A,0,,0., 式中 测量波长,单位为纳米(n nm; 观测天顶角,单位为度("); 观测方位角,单位为度():; 太阳天顶角,单位为度(); 南 太阳方位角,单位为度(") ,中)条件下,水体目标在波长入处的光谱反射率,无量 pw(入,0,, ,o 观测几何为(0,,0， 纲用%表示; s(入,0,,0., 观测几何为(0,,,,p)条件下,标准参考板在波长入处的光谱反射率，无 gm 量纲,用%表示; w,(a,0,p,,,中 -观测几何为(0,p,,,中)条件下,该次测量记录的水体目标在波长入处对 产 总太阳光的反射辐亮度平均值，单位为瓦每平方厘米球面度纳 米[w/(emi= nm)]; sr L,(a,0,,,,. 观测几何为(0,声,a.,,)条件下,该次测量记录的标准参考板在波长入处对 总太阳光的反射辐亮度平均值，单位为瓦每平方厘米球面度纳 米[w/cmsr”nm] 9.2容器本底光谱反射率测量数据处理 9.2.1容器本底光谱反射率测量数据筛选 容器本底光谱反射率测量数据筛选步骤如下 a 定性分析 1 对每次测量记录的各条空置容器开口面和标准参考板对总太阳光的反射光谱曲线,进行 量值大小和随波长变化形态的定性分析包括曲线自身的分析,以及曲线之间的对比分 析),选出疑似异常的反射光谱曲线 对疑似异常的反射光谱曲线分析各种可能原因,涉及:容器形状和尺寸选择以及容器安置 10
GB/36540一2018 位置的合理性,容器内表面反射特性的均匀性和稳定性;气象条件及其变化;测量装置、工 作人员和周边环境的阴影和反射影响;光谱测量仪观测视场角大小选择和工作参数设定 的合理性,标准参考板反射率、形状、尺寸以及安置位置选择的合理性,光谱测量仪操作方 法和标准参考板安置状态的正确性,作业平台和悬臂的稳定性;测量时间、测量步骤及测 量速度的合理性,观测儿何的合理性和一致性;测量装置异常和测量记录错误等; 对原因明确,确认为异常的曲线予以筛除,并记录筛除原因 b)对未筛除的数据做定量分析 计算该次测量空置容器开口面对总太阳光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线.若某条 空置容器开口面对总太阳光的反射光谱曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条 曲线异常,予以筛除,并记录筛除原因; 计算该次测量标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线,若某条标准 参考板对总太阳光的反射光谱曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条曲线异常. 予以筛除,并记录筛除原因 对仍未筛除的数据做进一步定量分析;分别计算空置容器开口面对总太阳光反射光谱曲线采 集之前和之后的标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值,若二者相对变化超过士2%,判定 光照不稳定,该次容器本底光谱反射率测量数据整体无效,予以筛除,并记录筛除原因 9.2.2容器本底光谱反射率计算 容器本底光谱反射率是水样光谱反射率中的背景信息 根据筛选后保留的空置容器开口面和标准 参考板对总太用光的反射光谐曲线,对每次测量,拨式(2分别计算可见光-短被红外波长范围内水样光 谱反射率测量容器的本底光谱反射率 n(入,0,,0 ,中 心 -A(a.,0,中.0,内.)x pg(入,0,,0,= o (入,0， s U中o 2 式中 测量波长,单位为纳米(nm) 观测天顶角,单位为度("); 观测方位角,单位为度('); 太阳天顶角,单位为度('); 太阳方位角,单位为度() 声 ,声)条件下,容器在波长入处的本底光谱反射率,无量 p(入,0,,0, 观测几何为(0,中,0 纲,用%表示 (A,,内,,内, 观测几何为(,内,,内)条件下,标准参考板在波长入处的光谱反射率，无 ps( 量纲,用%表示 L(A,/,内,O, 观测几何为(e,克,0,声,)条件下,该次测量记录的空置容器开口面在波长入 处对总太阳光的反射辐亮度平均值,单位为瓦每平方厘米球面度纳米 [W/(em'sr nm)]; Ls(A,0,,,w) 观测几何为(0,庐,0.,)条件下,该次测量记录的标准参考板在波长入处对 总太阳光的反射辐亮度平均值，单位为瓦每平方厘米球面度纳米 [W/cm?srnm] 1
GB/T36540一2018 9.3天空光占比测量数据处理 g.3.1天空光占比测量数据筛选 天空光占比测量数据筛选步骤如下 定性分析 a 对每次测量记录的各条标准参考板对天空光的反射光谱曲线和标准参考板对总太阳光的 反射光谱曲线,进行量值大小和随波长变化形态的定性分析(包括曲线自身的分析,以及 曲线之间的对比分析),选出疑似异常的反射光谱曲线 对疑似异常的反射光谐曲线分析各种可能原因,涉及;标准参考板对天空光的反射光谐测 量所用遮光板形状尺寸和安置状态的合理性;气象条件及其变化;测量装置、工作人员和 周边环境的阴影和反射影响;光谱测量仪观测视场角大小选择和工作参数设定的合理性 标准参考板反射率、形状、尺寸以及安置位置选择的合理性,光谱测量仪操作方法和标准 参考板安置状态的正确性,作业平台和悬臂的稳定性;测量时间、测量步骤及测量速度的 合理性,观测几何的合理性和一致性;测量装置异常和测量记录错误等 对原因明确,确认为异常的曲线予以筛除,并记录筛除原因 3 b)对未筛除的数据做定量分析 计算该次测量标准参考板对天空光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线,若某条标准参 1 考板对天空光的反射光谱曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条曲线异常,予以 筛除,并记录筛除原因; 计算该次测量标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值曲线和标准差曲线,若某条标准 参考板对总太阳光的反射光谐曲线偏离平均值曲线超出2倍标准差,判定该条曲线异常， 予以筛除,并记录筛除原因 对仍未筛除的数据做进一步定量分析;分别计算标准参考板对天空光的反射光谱曲线采集之 前和之后的标准参考板对总太阳光的反射光谱平均值,若二者相对变化超过士2%,判定光照 不稳定,该次天空光占比测量数据整体无效,予以筛除,并记录筛除原因 g.3.2天空光占比计算 天空光占比是水体光谱反射率获取的大气条件信息 根据筛选后保留的标准参考板对天空光和总 太阳光的反射光谱曲线,对每次测量,按式(3)分别计算可见光-短波红外波长范围内不同波长的天空光 占比 Ls(入,0,中, ,中 .3 ?s(a,0,, , Ls(入,0,中,0 ,中a 式中 入 测量波长,单位为纳米(nm); -观测天顶角,单位为度("); -观测方位角,单位为度("); 太阳天顶角,单位为度("); 太阳方位角,单位为度() p -观测儿何为(0,克,0.,,.)条件下,在波长入处的天空光占比,无量纲,用% Ys(入,0,中,0 ,中 表示; Ls(A,9,p,,,p -观测几何为(,p,,,)条件下,该次测量记录的标准参考板在波长入处 对天空光的反射辐亮度平均值，单位为瓦每平方厘米球面度纳 12
GB/36540一2018 米[w/cm'srnm)] Ls(a,0,p,0,,声 观测几何为(0,中,0.,p)条件下,该次测量记录的标准参考板在波长入处对 总太阳光的反射辐亮度平均值，单位为瓦每平方厘米球面度纳 米[w/em'sr nm)] 10测量工作总结 0.1总结报告编制 应及时对测量条件,测量准备基本测量、配套测量、测量记录和测量数据处理涉及的内容作简要的 总结性描述,形成测量工作总结报告 报告应包括以下内容: 报告编写和校对人员姓名和所在单位,报告编写和校对日期 b 水体光谱反射率测量目标名称和目标特性; 测量目的、测量内容、测量方式、测量过程、参加单位和人员分工 c d 水体光谱反射率测量地点、测量时间、水温、气象条件和周边环境状况 水体理化和生物特性测量方式、测量项目和承担单位 水样采集、保存、配制和培养的设备,条件、方法、过程和结果; 容器本底光谱反射半测显地点、测显时何、气象条件和周边环境状况 g 天空光占比测量地点,渊量时间、气象条件和周边环境状况 h 光谱测量仪名称,型号、覆盖波长范围、光谱分辨率、探测灵敏度及定标日期; 标准参考板名称、型号、形状、尺寸、反射率及定标日期 水样光谱反射率测量容器名称,形状、尺寸和内表面特性， k 其他配套设备的名称、,型号和关键技术指标; 测量数据筛选和测量数据分析的内容、方法和结果; m 水体光谱反射率测量数据,配套测量数据及测量记录表的文件名和文件格式; n 测量数据筛选和测量分析结果的文件名和文件格式 o 其他说明 p 0.2文件资料归档 应及时对以下文件资料进行归档 测量计划、测量记录、总结报告、光谱测量仪和标准参考板定标文件等技术文档 a b)水体光谱反射率测量及其配套测量获得的原始数据、经筛选后保留的数据、水体光谱反射率及 配套参数计算结果等数据文件 归档的文件资料应有双备份,为只读属性,独立于测量装置 13
GB/T36540一2018 附 录 A 资料性附录) 水体光谱反射率测量记录表 表A.1一表A.6给出了水体光谱反射率测量记录表的样例 表A.1水体目标信息表样例) 共份/第份 序号 项目 记录 名称 属性 自然水体 类别 从自然水体采集的水样 由配制和培养生成的水样 理化和生物特性 定性描述 其他 记录人员: 签名单位: 联系方式 注:括弧内选用项填 未选用项填× 14
GB/T36540一2018 表A.2水体光谱反射率测量信息表样例 共份/第份 序号 项目 记录 目的和任务 名称 编号 经度: 纬度: 高程: 测量地点 周边环境: 测量时间 日期 地方时: 云量: 能见度 气象条件和水风向: 风速 水温: 温 气象条件和水温变化: 实地测量 /水样测量 测量方式 待测水样编号: 原始水样编号: 稀释倍数 液面深度 观测高度 水体目标 标准参考板: 6 观测方向 天顶角 方位角 测量次数 每次组数 标准参考板 水体目标 标准参考板 每组条数 标准参考板 第1次 水体目标 光 标准参考板 谱 标准参考板 数 第2次 水体目标 标准参考板 标准参考板 件 第3次 水体目标 名 标准参考板 #*-**- 15
GB/T36540一2018 表A.2(续) 共份/第份 序号 项目 记录 工作影像 影 水体目标 标准参考板 周边环境 天空状况 名称及型号 波长范围 观测视场 光谱测量仪 10 工作参数: 定标日期: 定标文件名: 其他说明 名称及型号 反射率 标准参考板 1 定标日期: 定标文件名: 其他说明 名称及型号 技术指标和工作参数等说明 配 套 12 设 工作人员的姓名、任务分工、所在单位和联系方式: 光谱测量人员 签名单位: 联系方式: 位置测量人员 签名单位: 联系方式: 影像拍摄人员 签名单位 联系方式 记录人员: 联系方式: 签名单位: 其他人员信息 注:括弧内选用项填e，未选用项填× 16
GB/T36540一2018 表A.3水体理化和生物特性测量信息表(样例 共份/第份 序号 项目 记录 测量内容 名称 编号; 测量地点或场所 经度: 纬度: 高程: 周边环境 测量时间 日期 地方时 在线测量 探头离水面深度: 离线测量 待测水样编号: 原始水样编号: 测量结果文件名 工作影像 影 测量对象 测量设备 件 周边环境 测量设备 名称和型号 单位 测量人员 联系方式: 单位 签名 记录人员: 联系方式: 其他人员信息 注:括弧内选用项填 未选用项填× 17
GB/T36540一2018 表A.4水样采集、配置和培养信息表(样例) 共份/第份 序号 项目 记录 水样编号 水样来源 采集 /配制 /培养 名称 编号: 地点或场所 经度 纬度 高程 周边环境: 时间 日期 地方时: 过程 结果 设备 条件 方法 工作影像 采集对象 影 像 水样状态 文 6 件 设备影像 名 周边环境 工作人员的姓名、任务分工、所在单位和联系方式 采集、配制和培养人员 签名单位: 联系方式 位置测量人员: 联系方式: 签名单位: 影像拍摄人员: 签名单位: 联系方式: 记录人员 签名单位 联系方式: 其他人员信息 未选用项填× 注:括弧内选用项填 18
GB/36540一2018 表A.5容器本底光谱反射率测量信息表(样例 共份/第份 序号 项目 记录 材质 名称 容器特征 形状: 尺寸: 内表面特性 名称 编号: 测量地点 经度: 纬度 高程 周边环境 测量时间 日期 地方时 云量: _能见度 气象条件 风向 风速 气象条件变化 观测高度 容器开口面 标准参考板 观测方向 天顶角: 方位角: 测量次数 每次组数 标准参考板 容器开口面 标准参考板 每组条数 标准参考板 第1次 容器开口面 光 标准参考板 标准参考板 数 第2次 容器开口面 据 标准参考板 文 标准参考板 件 第3次 容器开口面 (标准参考板 工作影像 影 空置容器 像 标准参考板 件 周边环境 天空状况 19
GB/T36540一2018 表A.5(续) 共份/第份 序号 项目 记录 名称及型号 波长范围 观测视场: 光谱测量仪 工作参数 定标文件 定标日期. 其他说明: 名称及型号 反射率 标准参考板 10 定标日期 定标文件: 其他说明 名称及型号 技术指标和工作参数等说明 套 1l 设 备 工作人员的姓名、任务分工、所在单位和联系方式: 光谱测量人员 签名单位: 联系方式 位置测量人员: 签名单位 联系方式 影像拍摄人员 签名单位 联系方式 记录人员 签名单位: 联系方式: 其他人员信息 注:括弧内选用项填 ，未选用项填× 20
GB/36540一2018 表A.6天空光占比测量信息表(样例 共份/第份 序号 项目 记录 名称: 编号 经度 _韩度 测量地点 _高程: 周边环境 测量时间 日期 地方时 云量 能见度 气象条件 风向: 风速 气象条件变化: 观测高度 水体目标 -标准参考板 观测方向 天顶角 方位角 遮光板与标准 参考板距离 测量次数 每次组数 总太阳光 天空光 总太阳光 每组条数 总太阳光 第1次 天空光 光 总太阳光 谱 总太阳光 第2次 天空光 总太阳光 文 总太阳光 件 第3次 天空光 名 总太阳光 工作影像 影 像 标准参考板 遮光板 文 件 周边环境 名 天空状况
GB/T36540一2018 表A.6(续 共份/第份 序号 项目 记录 名称及型号 波长范围 观测视场 光谱测量仪 工作参数 定标日期 定标文件 其他说明 名称及型号: 反射率 标准参考板 定标日期 定标文件: 其他说明: 名称及型号 技术指标和工作参数等说明 配 套 10 设 工作人员的姓名、任务分工、所在单位和联系方式: 光谱测量人员 签名单位 联系方式: 位置测量人员 签名单位 联系方式: 影像拍摄人员: 签名单位: 联系方式: 记录人员: 签名单位: 联系方式: 其他人员信息 注:括弧内选用项填e，未选用项填×

水体可见光-短波红外光谱反射率测量GB/T36540-2018解析

水体环境监测是保护水资源、预防水污染的重要手段。其中，水体的质量和污染程度的监测是关键环节。而水体可见光-短波红外光谱反射率测量是一种常用的方法。

GB/T36540-2018标准规定了水体可见光-短波红外光谱反射率测量的方法和步骤，适用于自然水体和人工水体的监测。

该标准采用分光光度法进行测量，具有非破坏性、快速、准确等特点。在测量过程中，需要使用可见光和短波红外两个波段的光谱，通过计算两者之间的反射率差值来确定水体的质量和污染程度。

水体可见光-短波红外光谱反射率测量在水资源保护、环境监测等领域有着广泛的应用。例如，在湖泊、河流等自然水体中，可以通过测量反射率来判断水体中的藻类生长情况、水体富营养化程度等指标；在城市污水处理厂等人工水体中，可以通过测量反射率来判断污水处理效果。

总之，水体可见光-短波红外光谱反射率测量方法是一种简便、快速、准确的水体监测手段。随着环境保护意识的增强和科技的发展，相信该方法将会得到更加广泛的应用。

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