第一篇：水色心情

水色心情

喜歡在雨中漫步……找回那無助的感覺，更是凄美的心酸?？傁肓糇r間，讓那一瞬間永不消逝。可是，我辦不到。我已經(jīng)一無所有一天一天，我默默等待，沉淪。一年一年，我慢慢淡忘，回憶。好想忘記一切，一切不應(yīng)該在這個時候發(fā)生的事情。

第二篇：池塘常見水色及處理方法

池塘常見水色及處理方法

作者：曲秀鵬

“養(yǎng)殖水體水質(zhì)調(diào)控技術(shù)”是句容市2009漁業(yè)科技入戶工程主推技術(shù)之一，作為一名在基層工作多年的水產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)員，下面就養(yǎng)殖水體在養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)的一些常見水色及處理方法做一個簡單介紹。

1、草綠色、黃綠色：此種顏色的水體中所含的藻類以綠藻門的藻類為主，如綠球藻、新月藻、多芒藻等藻類。一般情況下，生長綠藻的水體顏色呈黃綠色，綠藻繁殖較多時，水色呈草綠色。綠藻可以大量吸收氮肥，起到凈化水質(zhì)的作用。所以以綠藻為主的水體是較穩(wěn)定的，是養(yǎng)殖池塘常見并期望的水色。

2、茶褐色（包括黃褐色、褐綠色）：此種顏色的水體中所含的藻類以硅藻門、綠藻門的藻類為主。硅藻是許多水生動物及幼體的優(yōu)質(zhì)餌料，檔硅藻大量繁殖時，水體的顏色呈茶褐色，該種水色是池塘養(yǎng)魚的優(yōu)質(zhì)水色。

以上良種水色的水質(zhì)都比較好，水體中所含的浮游植物一般都是魚類易小華的種類，需注意保持。綠藻對水環(huán)境變化適應(yīng)性強，平時要注意水色太綠（濃綠色、墨綠色）或水色早晚不變，則誰名水體已老化，要及時換水或適量添注新鮮水。硅藻對水環(huán)境變化適應(yīng)性弱，當水環(huán)境發(fā)生較大變化時，硅藻就會大量死亡，水色也隨之變化，屆時也要換水或添注新鮮水。

3、翠綠色：當水體呈翠綠色時，水體的透明度降低。當夏季水溫升高時，在池塘四周（尤其是下風(fēng)處）的水面上漂浮起一層翠綠色的油膜。這種顏色的水體常含有大量的藍、綠藻（主要為率微囊藻、不定微囊藻的藻類），該水色是水質(zhì)老化的標志。

4、黑綠色.此種水色的水體在天氣較熱時，池塘下風(fēng)處常有一層綠膜，這說明水體中的浮游植物較多。水體中所生長的浮游植物以裸藻門的藻類（如雙鞭藻、棘刺藻）為主，這是魚類不易消化的藻類。

5、紅棕色：次水在陽光照射下呈紅紅棕色，且藻類在水中分布均勻，成團成縷，此種顏色的水體中含有大量甲藻門的藻類，如裸甲藻、多甲藻等。當它們大量繁殖時，水體呈醬油色，這是水質(zhì)變壞的標志。

以上三種水色的水質(zhì)都不好，因為水體中所含的藻類多為水生動物不易消化的藻類，當這些藻類大量繁殖時，水體中的溶氧降低，透明度減小。檔上述藻類大量死亡后，向水體中釋放大量有毒物質(zhì)，麻痹水生動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，嚴重時還會導(dǎo)致死亡。所以當水體出現(xiàn)以上三種水色后，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)實際情況采取以下方法處理：

方法一：有條件的可先換一些老水，加注新鮮水。

方法二：無法換水的，可先用水凈寶類沉降懸浮的有機物，再配用微生物制劑。

方法三：對于懸浮有機物特別多的池塘，可用少量高錳酸鉀降低有機物耗氧量和水的粘度，然后再用水凈寶類，調(diào)節(jié)水體的透明度。

方法四：沉泥厚或臭的，使用粒粒氧和底該霸王類產(chǎn)品，改善池塘底質(zhì)。

6、淺綠色、土黃色：此二種水色大都是水中富有植物極少，從而透明度高，水色清淡，水質(zhì)較瘦。

以上兩種水色在水產(chǎn)養(yǎng)殖中遇到時，可在晴天的上午九點前后少量施無機肥（尿素、磷肥）或“高效肥水靈”等，可連用幾次，至水色為黃綠色為止。盡量避免使用有機肥，也可以配合施用高效培藻素和氨基酸肥水液。

7、乳白色：此種顏色水體中浮游動物（如枝角類、輪蟲、橈足類等）數(shù)量較多，它們是苗種塘的優(yōu)質(zhì)餌料。在池塘養(yǎng)殖的中后期，水體已不需要這些浮游植物，但這些富有動物達到較高密度時，它們會與魚類爭氧，易引起缺氧浮頭，同時會影響正常攝食和生長。需采取以下措施：

方法一：選擇特定的殺蟲劑，殺死大部分浮游動物，以有利于富有植物生長，逐漸將水質(zhì)改良。

方法二：建議在養(yǎng)殖過程中，定期使用微生物制劑，可以有效地促進有機物分解，防止底質(zhì)惡化，保水和護水，抑制病原微生物的繁殖，從而使池塘水質(zhì)保持理想狀態(tài)。

第三篇：池塘水色變化分析與對策

池塘水色變化分析與對策

[日期：2003-02-28] 來源： 作者： 閱讀：431 次

在實際生產(chǎn)中筆者留意到，有經(jīng)驗的養(yǎng)殖戶往往通過觀察池塘水色及其變化，進而采取相應(yīng)的有效措施，確保收成。他們謂之曰：養(yǎng)魚(蝦)須識“看水”。其實，池塘的水色就是池塘生態(tài)系統(tǒng)的“晴雨表”。

水色是由池塘中浮游生物、懸浮顆粒的數(shù)量和種類的不同而起的綜合反映，其中浮游藻類是主要因素，不同地區(qū)和同一地區(qū)相鄰的池塘，浮游生物的種類、優(yōu)勢種類往往不同；池塘中浮游生物受溫度、光照、營養(yǎng)鹽、風(fēng)向的影響而產(chǎn)生季節(jié)、晝夜、垂直和水平變化，其中也不乏受外來物質(zhì)影響而產(chǎn)生的異常變化，而水色的不良異常變化，也就反映了池塘水環(huán)境的惡化或巨變，往往也就意味著疾病、災(zāi)害，許多病害諸如對蝦的紅體、白斑病，鰻魚的紅頭、脫粘、愛德華氏病，桂花魚的爛鰓、出血、白鰓白肝病等都是由于現(xiàn)行的超高密度精養(yǎng)模式打破了池塘生物鏈的平衡，造成水質(zhì)敗壞而暴發(fā)的。如何做到未雨綢繆，養(yǎng)殖全過程始終保持、調(diào)控好一池塘水是一門技術(shù)；若遇水色突變、水質(zhì)敗壞，如何采取有效措施、及時補救也是至關(guān)重要的。下面就將筆者在生產(chǎn)實踐中遇到的幾種常見情況及其調(diào)控措施總結(jié)如下，以供參考。

1、魚蝦蟹池塘在用消毒劑或烈性殺蟲藥如福爾馬林、硫酸銅等潑灑后，池中大量浮游生物被殺死，池水突然變清，透明度迅速提高，魚蝦安靜的棲息環(huán)境被打破，水中溶氧驟減，魚蝦由于應(yīng)激反應(yīng)而出現(xiàn)狂游或跳躍等癥狀。對于此種情況，應(yīng)迅速提高水中的浮游生物量，特別是有益藻類和微生物的數(shù)量，維持一定程度的透明度和溶氧量。具體處理措施可以先用中國水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所的池塘解毒劑———“綠水寶2型”(主要是解除重金屬、氯制劑、季胺鹽、藻毒素等殘留)，再用“速效肥水王”、“池水寧”、“爽水寶”等池塘營養(yǎng)液培水。有條件的也可以全池或部分換水，但效果緩慢，且易造成池水的二次污染。

2、池水營養(yǎng)鹽不均衡，生長限制因子(如硅、錳、鐵、磷、鉀、PH值等)的缺乏造成池塘優(yōu)勢藻類短時間內(nèi)全部死亡，藻相突然改變或清澈見底，幾天后變?yōu)椤昂诔羲?。對于此種池塘，可以定期使用“池水寧”、“爽水寶”等生態(tài)營養(yǎng)液預(yù)防，而當水體已發(fā)黑發(fā)臭時，應(yīng)適當引入旁邊池塘的部分“好水”作為藻種，再使用“池水寧”、“爽水寶”等培水。此種情況往往出現(xiàn)在高位池對蝦精養(yǎng)池塘，由于失去了底泥對營養(yǎng)鹽的緩沖釋放作用，很容易造成池塘浮游生物量的大起大落，水色突變，因此無論是肥水還是調(diào)水都應(yīng)少量多次，適時而止。

3、當遇天氣突變，如臺風(fēng)、暴風(fēng)雨過后，由于環(huán)境劇變(包括鹽度、透明度、營養(yǎng)因子等)，很容易造成池塘藻類全部死亡，池水渾濁不堪，呈白濁或土黃色。此時首先應(yīng)降低池塘濁度，凈化水質(zhì)，可以全池潑灑三合一“凈水劑”、“底凈”、“沸石粉”、“石灰水”等，然后再用“池水寧”、“爽水寶”等調(diào)水。

當水色轉(zhuǎn)好后，應(yīng)及時用“魚菌清”、“蝦菌消”、“蟹菌消”、“菌毒凈”等常規(guī)消毒一次，防止由于外來細菌的滋生而引發(fā)疾病。其實很多疾病的暴發(fā)都跟天氣的變化密切相關(guān)：天氣變化→水質(zhì)惡化、溶氧降低→體質(zhì)變?nèi)酰挚沽档汀毦?、病毒入侵→感染、死亡。因此，每次天氣變化前后?yīng)做好具體的防范與處理措施。

4、池塘中藻類高峰期過后，浮游動物大量繁殖，特別是輪蟲的數(shù)量劇增，致使池中魚蝦嚴重缺氧，浮頭并有零星死亡，此時池水呈白濁狀。出現(xiàn)這種癥狀的池塘應(yīng)立即用“菌毒凈”、“特力滅”、“魚菌清”、“蝦菌消”等消毒劑潑灑水體，殺滅部分浮游動物，再用“池水寧”、“爽水寶”培育浮游藻類，恢復(fù)池塘生態(tài)平衡。有條件的也可以全部或部分換水后再來重新培水。

5、放苗前期或養(yǎng)殖過程中池水突然變清后，無論怎樣施肥，池水都肥不起來。造成這種癥狀的池塘，有3種情況：（1）池塘水體重金屬中毒：池塘在進水或排換水時引入了受工業(yè)污水污染的水體，或者是養(yǎng)殖過程中使用了大量的含重金屬成份的殺菌殺蟲藥，抑制了浮游生物的生長，針對這種池塘，應(yīng)使用適量的池塘解毒劑———“綠水寶2型”解毒，平時定期使用可用來預(yù)防，然后再用“池水寧”、“爽水寶”等培育水色；（2）池底青泥苔、絲狀藻滋生，水體營養(yǎng)全部被吸收，有益浮游藻類生長受抑制：這種情況往往出現(xiàn)在大水面粗養(yǎng)池塘，高位池精養(yǎng)池塘也時有發(fā)生，藻體死亡后分解耗氧，還會產(chǎn)生大量毒素，單單依靠刮或撈除是解決不了問題的，有效的方法是先用0.8-1 ppm 的螯合銅或三合一“除藻劑”殺滅，再用“池水寧”、三合一“速效肥水王”等迅速培育水色，維持一定的透明度。（3）池塘塘基嚴重老化，底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)與外來物質(zhì)易形成拮抗作用，收支平衡已不能恢復(fù)，此類池塘已不能使用，須更新池底。

6、魚蝦養(yǎng)殖的中后期，往往是在高溫季節(jié)，隨著投餌量的不斷增多，殘餌、糞便等有機物的不斷進入使得池塘封閉水體富營養(yǎng)化，藍藻等有害藻類大量繁殖，在水體表面往往形成一層綠色的油膜，養(yǎng)殖戶稱之謂“老綠水”。水體有機物及藻類尸體的分解消耗池中大量的溶氧，并會生成氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒物質(zhì)，再加上藻類分泌的藻毒素、人為用藥的藥物殘留，使得魚蝦長期處于一種應(yīng)激狀態(tài)，魚蝦食欲減退、活力減弱、體質(zhì)下降、容易感染、暴發(fā)疾病。這種池塘無論是在北方還是在南方都很普遍，能經(jīng)常有新鮮水注入的池塘?xí)靡恍?，但對于無水可換的池塘，這的確是一大災(zāi)難。經(jīng)常采用的處理措施是：①定期全池潑灑“活水菌”、“調(diào)水王”等高科技微生物制品分解池塘有機物；②定期使用“綠水寶2型”、“解毒健胃散”等解除毒素，促進攝食；③經(jīng)常拌料投喂“蝦康素”、“保肝泰”等營養(yǎng)保健物質(zhì)，增強魚蝦體質(zhì)，提高抗病力。

“養(yǎng)魚(蝦)先養(yǎng)水，防病宜調(diào)水”，實踐告訴我們，“水”才是養(yǎng)殖之根本。我們不僅要學(xué)會去“看水”，更應(yīng)懂得怎樣及時、有效地去調(diào)好水。很多水產(chǎn)病害不是藥物所能解決的，我們必須回歸到水本位上來搞水產(chǎn)養(yǎng)殖，多從池塘水環(huán)境微生態(tài)平衡的角度出發(fā)，實現(xiàn)真正意義上的健康養(yǎng)殖。

第四篇：海洋水色成像儀綜述-歷史與未來

海洋水色遙感器發(fā)展趨勢初探

胡楊 14213376 水文學(xué)及水資源 引言

海洋水色遙感是指利用地球軌道衛(wèi)星上搭載的遙感儀器獲得的海洋表層離水輻射亮度研究海洋現(xiàn)象或海洋過程的新興遙感技術(shù)。海洋水色遙感的原理是通過衛(wèi)星傳感器接收信號的變化, 來反演水體中引起海洋水色變化的各種成分的含量, 如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、可溶有機物含量等[1]。通常, 我們按照其光學(xué)性質(zhì)的不同, 把海水分為一類水體(開闊大洋)和二類水體(近岸海域)。一類水體的水色主要由浮游植物及其伴生生物決定, 二類水體的光學(xué)成因則比較復(fù)雜, 但它也是水色探測的重點。因為它與人類關(guān)系最密切, 受人類的影響也最強烈。遙感技術(shù)是唯一一種能夠在全局視野上監(jiān)測海洋的技術(shù)手段, 通過它監(jiān)測和研究一類水體和二類水體的水色, 并結(jié)合海面風(fēng)場、溫度場、洋流、海面波浪等數(shù)據(jù), 人類能夠更好地了解海洋并及時認知到海洋的動態(tài)變化。正因為如此,近幾年的海洋水色遙感技術(shù)方興未艾, 被廣泛地應(yīng)用到氣象預(yù)報、漁業(yè)規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測及領(lǐng)土劃分等領(lǐng)域[2]。

海洋水色遙感起始于1978年美國國家宇航局的海岸帶彩色掃描儀(CZCS)的成功發(fā)射。盡管CZCS作為一次實驗性質(zhì)的嘗試只有一年的工作計劃, 但直到1986年之前, 它都持續(xù)提供著有實用性的數(shù)據(jù)[3]。隨后, 到了上個世紀90年代中后期, 人類又陸續(xù)發(fā)射了模塊式光電掃描儀(MOS)、海洋水色溫度掃描儀(OCTS)、地球反射偏振和方向性探測儀(POLDER)和海視寬視野傳感器等。這些傳感器的發(fā)射與應(yīng)用使得人類對于海洋水色的探測逐漸變得成熟起來[4]。進入21世紀后, 人類面臨著愈來愈大的環(huán)境挑戰(zhàn), 并由此帶來了認識海洋和研究海洋的迫切需要。在此背景下, 遙感技術(shù)在海洋水色探測方面的應(yīng)用越來越廣泛, 一大批先進的海洋水色遙感器被搭載在了衛(wèi)星平臺上。比較有代表性的有美國Aqua和Terra衛(wèi)星平臺上的中分辨率光譜成像儀(MODIS)、歐洲Envisat1衛(wèi)星平臺上的中等分辨率成像頻譜儀(MERIS)、日本ADEOS2衛(wèi)星平臺上的全球成像儀(GLI)、印度遙感衛(wèi)星IRS平臺上的海洋水色監(jiān)測儀(OCM)、韓國多功能衛(wèi)星Kompsat平臺上的海洋多光譜掃描成像儀(OSMI)以及中國臺灣福衛(wèi)一號上的海洋水色照相儀(OCI)[5]。我國的海洋水色探測起步較晚, 但發(fā)展迅速。比較著名的有神舟3號上的中分辨率光譜成像儀(CMODIS)、HY1A及HY1B上的水色水溫掃描儀(COCTS)、海岸帶成像儀(CZI)等, 它們是當前國際海洋水色遙感的主流傳感器。

隨著包括遙感技術(shù)在內(nèi)的全球科學(xué)技術(shù)的不斷進步, 更多功能強大的海水水色探測器將會被搭載到遙感平臺上, 從而使得對于海洋水色的研究不斷走向深入。未來幾年新增的海洋水色傳感器主要有可見光紅外成像輻射儀(VIIRS)、第二代海洋水色監(jiān)視儀(OCM-2)、地球靜止海洋水色成像儀(Geo-stationary Ocean Color Imager, GOCI)、海洋和陸地顏色儀(Oceanand Land Color Instrument, OLCI)、第二代全球成像儀(SGLI)、超光譜成像儀(HSI)、以及改進型COCTS及CZI等[6][7]。2 過去的海洋水色遙感器 2.1 CZCS

海岸帶掃描儀（The Coastal Zone Color Scanner）是第一個用來測量海洋水色的航天傳感器。盡管在它以前也有不少可以檢測海洋水色的航天傳感器，但他們的光譜波段、空間分辨率以及活動范圍等特性都是以陸地或者氣象為最優(yōu)化對象的，應(yīng)用在海洋水色方面有不少局限。但是CZCS的各種特性都為水色遙感服務(wù)，而排斥其他類型的遙感[8]。

它有6個光譜波段，其中四個是主要用來檢測水色的，它們的帶寬都是20nm，分別以443nm，520nm，550nm，670nm為中心波段；第五波段寬100nm，以750nm為中心，更適宜陸地遙感；第六波段是熱輻射波段（在傳感器運作一年的時候就停止運行了）1-4波段用來檢測水域或者瞬時視場角內(nèi)水汽含量很高的陸地、云層。

2.2 OCI 由日本NEC公司承制的海洋水色成像儀是四鏡頭并列CCD推掃式相機。

圖1 OCI成像儀結(jié)構(gòu)

外形尺寸為(長×寬×高):35cm×38cm×34.5cm, 質(zhì)量為16.8kg, 遙感的中心波長分別是443、490、510、555、670、865nm, 構(gòu)成一個六波段七通道海洋水色成像儀。第七通道與第四波段是完全相同的, 即為555nm波段。OCI 的波段選擇與美國SeaSTAR衛(wèi)星的SeaWIFS八個波段中的六個完全相同, 而與日本ADEOS衛(wèi)星的OCTS十二個波段中的四個完全相同[9]。海洋水色成像儀視角為60°, 使海洋水色成像儀在600km高空時可覆蓋690km寬的地面, 地面分辨率可達800m×800m。

為了簡化設(shè)計并確保系統(tǒng)的可靠性, 在海洋水色成像儀的設(shè)計中沒有機械運動部件, 其成像動作完全由線型CCD敏感器件與衛(wèi)星軌道運動所構(gòu)成。

ROCSAT-1利用S-band通道傳回衛(wèi)星上的數(shù)據(jù), 其數(shù)據(jù)傳輸速率可達1.39Mb/s。最大時海洋水色成像儀可使用其80%的傳輸速率(約1Mb/s)傳送光譜數(shù)據(jù), 多于這個傳輸限制的光譜數(shù)據(jù)必須先存放在星上的固態(tài)存儲器內(nèi)。這個存儲器容量有2Gb, 因此海洋水色儀繞行軌道一圈, 最多只能用其中3%的時間攝像。這相當於拍攝兩張700km×700km的六波段相片[10]。

OCI是一全折射式望遠鏡系統(tǒng),每兩個波段公用一個望遠鏡(B1/B2, B3/B4,B5/B6), 第7通道采用B3/B4組合的光學(xué)系統(tǒng)。為了減小色差, 三組望遠鏡分別獨立設(shè)計, 系統(tǒng)的F數(shù)為7。第四組與第二組望遠鏡相同, 重復(fù)選擇555nm“黃光”波段作為第7通道的原因是, 該中心波長是水體色素變化的鉸鏈點, 無論高濃度與低濃度葉綠素水體的信息提取都需要用該波段的數(shù)據(jù)與其他波段的數(shù)據(jù)相除而得到。而OCI 的主要探測目標就是葉綠素濃度和浮懸泥沙, 該探測波段具有備份的作用, 以能滿足臺灣海區(qū)水色探測。同時, 如果望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)有某種退化, 那么它也是一種比較的手段[11][12]。

敏感器件為法國湯姆遜公司的TH7811A型CCD, 其上有1728個像素, 每一個像素為13μm×13μm。使用時分為三段, 兩側(cè)段各有832個像素, 以二像素合一的方式形成各有416個擴展像素, 中間段則有64個像素, 因此在600km高空時, 兩側(cè)的地面分辨率為800m2, 而中間段則為400m×800m。開始設(shè)計時, 選用日本NEC公司的μpD3571型CCD, 它有3584個像素, 每像素的尺寸是7μm×7μm。采用4元4線并一元的采樣方式, 即16個像素并為1個像素的方式。

2.3 SeaWiFS Seastar衛(wèi)星上裝配的SeaWiFS儀器如圖2所示。OSE正在制造SeaWiFS衛(wèi)星,并將探測儀的結(jié)構(gòu)的子合同轉(zhuǎn)包給休斯公司桑巴巴拉研究中心(Hughes/Santa Barbara)(SBCR),將在1994年初用“飛馬”助推器送到軌道上[13]。不象雨云7號飛船帶9臺儀器,SeaStar將只帶SeaWiFS儀器。掃描器有光學(xué)、探測器、前放和掃描機構(gòu),裝在飛船架子的星下點那面。電子艙有指令、遙測和電源等功能。裝在飛船架子的內(nèi)表面,與掃描器直接相對。儀器的總重量大約為49kg[14][15]。

圖2 SeaWiFS掃描儀

這個儀器測量八個空間波段的地球輻射,同樣也測量飽和輻射率。因為它是經(jīng)過優(yōu)化用來觀測相對暗的海洋的,所以一般的云層和陸地區(qū)域?qū)⑹固綔y器飽和。探測器的瞬時視場(IF0V)是每個象素1.6x1.6mrad,星下點的掃描角士58.30°。掃描平面可以相對星下點傾斜十20、0或一20 度,每個象素的值的數(shù)字化精度是10 bit,典型的信噪比(SNR)大約是600。探測器有四個可選擇的增益,兩個為地球目標,一個為月亮定標和一個為太陽的定標。3 未來的海洋水色遙感器 3.1 VIIRS

VIIRS是MODIS在未來的替代傳感器, 將被搭載在美國國家極軌業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)計劃預(yù)備計劃NPP及美國國家極軌業(yè)務(wù)環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)計劃NPOESSC1衛(wèi)星上。首個遙感器搭載在NPP上,計劃于2011年升空。VIIRS是在MODIS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 用途非常廣泛, 其水色遙感功能和MODIS相仿, 輻射特征也差不多[16]。MODIS用于海洋水色遙感的有8個波段, 其空間分辨率為1000m, 而VIIRS的7個水色波段分辨率為800m[17]。

VIIRS重275kg, 功率為240W, 預(yù)計將在軌工作7年。星下點空間分辨率為400m, 掃描帶邊緣的空間分辨率約為800m。它將在星下點左右56的范圍內(nèi)進行掃描, 每4個小時經(jīng)過赤道一次, 刈幅約為3000km。共有22個波段, 可見光與近紅外9個, 中波紅外8個, 長波紅外4個, 還有一個用于低照度的可見光波段。用于海洋水色遙感共有7個波段, 全部分布在可見光與近紅外波段。圖3表示了VIIRS的可見光及近紅外波段的海洋遙感性能[18]。

圖3 VIIRS海洋水色遙感波段響應(yīng)曲線圖

對于VIIRS的海洋水色遙感, 美國國家航空航天局(NASA)、美國國家海洋局(NOAA)以及美國海軍聯(lián)合建立了一個跨機構(gòu)的數(shù)據(jù)校準驗證系統(tǒng)[19]。該系統(tǒng)以現(xiàn)有的海洋水色遙感器(如SeaWiFS、MODIS、MERIS、AVHRR等)為基礎(chǔ)架構(gòu), 將它們的數(shù)據(jù)與VIIRS取得的數(shù)據(jù)(又叫環(huán)境數(shù)據(jù)記錄, 簡稱EDR)進行全面的對比和校準, 以保證它們的一致性。

3.2

OCM-2 OCM-2是在第一代海洋水色監(jiān)視儀(OCM-1)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 被搭載在已發(fā)射的Oceansat-2和即將發(fā)射的Oceansat-3上。OCM-2的幅寬為1420km, 每兩天就可以覆蓋印度全境一次, 局部區(qū)域覆蓋的分辨率為350m,其數(shù)據(jù)被實時下行到地面處理站進行處理, 而全球區(qū)域覆蓋的分辨率為4km, 其數(shù)據(jù)則被暫時存儲在衛(wèi)星上[20]。OCM-2與OCM-1相似, 共設(shè)置了12個波段, 其中用于水色遙感的為8個波段。但它的波段設(shè)置在OCM-1的基礎(chǔ)上做了些許改動。如把OCM-1上的765nm波段移到了740nm處, 目的是減少氧氣吸收;把670nm處的波段替換為了620nm, 以便更好地觀測水體中的懸浮物質(zhì)。OCM-2的數(shù)據(jù)將被用于如下方面:浮游植物及有害藻華監(jiān)視;漁業(yè)動態(tài)監(jiān)測;潮流、潮汐等對近岸水體中的懸浮物質(zhì)的傳輸及疏散產(chǎn)生的影響;河口監(jiān)測等[21]。

3.3

GOCI GOCI是韓國的新一代海洋水色遙感器, 主要用來監(jiān)測朝鮮半島周圍的海洋水色。GOCI被搭載在韓國2010年發(fā)射的首顆地球靜止氣象衛(wèi)星COMS(Communication, Ocean, Meteorological Satellite)上,COMS是韓國的一顆多功能衛(wèi)星, 除了用來監(jiān)測天氣變化外, 還兼具海洋遙感及通訊功能[22]。GOCI就是用來做海洋水色遙感的, 由EADSAstrium公司研制成功。它的主要任務(wù)是觀測以朝鮮半島為中心的一定范圍內(nèi)的海洋環(huán)境的變化, 對該區(qū)域的海洋生態(tài)系統(tǒng)進行長期的和短期的監(jiān)測并提供不斷更新的關(guān)于葉綠素、藻華等的數(shù)據(jù)。GOCI重約84kg, 功率略小于100W, 尺寸為1.39m0.89m0.85m。GOCI的精度非常高, 其輻射校正誤差小于3.8%,地面采樣距離為500m, 時間分辨率為1小時。GOCI的譜帶選擇剛好適應(yīng)其進行水色遙感[23], 如表1所示:

表1 GOCI的基本參數(shù)

GOCI的波段設(shè)置與第二代水色遙感器如MODIS有許多相似之處, 很好地繼承了它們的優(yōu)點。以412nm為中心波長的波段能夠很好地區(qū)分開活的藻類和死去的腐敗物(黃色物質(zhì)), 而近紅外的兩個通道(745nm和865nm)主要用來方便大氣效應(yīng)校正。對于大洋水, 這兩個波段的離水輻射都可以視為零, 因而可以很方便地計算出其他通道的純粹氣溶膠散射構(gòu)成的路徑輻射以及分子散射和氣溶膠散射相互作用下的大氣路徑輻射。同MODIS相比, GOCI各波段的信噪比都有所提高, 這對于GOCI來說是不容易的。因為與處于低軌道的MODIS、SeaWiFS等第二代水色遙感器相比, GOCI距離水面更遠。而高信噪比的獲得, 歸功于CMOS技術(shù)在GOCI上的使用[24]。GOCI是世界上首個搭載在地球靜止軌道上的海洋水色遙感器, 雖然不能像其他極地軌道或是太陽同步軌道上的遙感器那樣提供全球視場的海洋遙感, 但是GOCI 能對以130E、36N為中心的一定范圍的海洋區(qū)域進行高光譜分辨率和高空間分辨率的遙感。同時, GOCI 的地球靜止軌道位置也使得它能在同一天內(nèi)對同一區(qū)域進行多次遙感, 數(shù)據(jù)更新很快, 能進行高頻率的監(jiān)測,有利于處理突發(fā)事件。因而與MODIS、SeaWiFS等第二代水色遙感器相比, GOCI在軌運行時, 將體現(xiàn)出以下優(yōu)勢:

1、能夠很好地消除云層對水色遙感的影響。每日的10: 00-17: 00, GOCI 將對視場內(nèi)的每一個目標進行8次觀測, 如此高頻率的觀測, 使得云層對衛(wèi)星信號產(chǎn)生較大影響的可能性大大降低。

2、更有利于對赤潮的監(jiān)測。赤潮也稱有害藻華(HAB), 是指在海水中浮游生物數(shù)量急劇增加而種類大量減少的情況, 此時某種或某幾種浮游生物占據(jù)了絕對優(yōu)勢, 對其他海洋生物和海洋水質(zhì)構(gòu)成了嚴重威脅。因此及時獲知赤潮的發(fā)生并實時跟蹤其發(fā)展對于消除赤潮具有重要意義。GOCI的高時空分辨率的特征, 對于處理赤潮這種偶發(fā)性事件具有很大優(yōu)勢。

3、為建立一個海洋每日循環(huán)性能數(shù)據(jù)庫提供了可能性。海洋是時時在變化的, 其循環(huán)機制包括碳循環(huán)、洋流、海面水汽循環(huán)等一直是人類研究的熱點。因此利用水色衛(wèi)星的探測資料, 建立一個關(guān)于海洋每日循環(huán)性能的數(shù)據(jù)庫, 對于進一步了解海洋循環(huán)機理具有重要作用。

4、對于不同的觀測目的, 都能匹配合適的時間尺度。GOCI 對于興趣點, 既能提供長期觀測又能提供短期觀測, 這大大地擴展了它的應(yīng)用范圍[25][26]。

3.4

SGLI

SGLI是針對全球成像儀(GLI)而說的, 是日本的新一代海洋水色遙感器, 將被搭載在 全球變化觀測(GCOM)中的GCOM-C1上, 計劃于2013年發(fā)射升空。GCOM是日本一項旨在觀測全球變化的長期衛(wèi)星計劃。GCOM包括兩個衛(wèi)星系列,GCOM-W和GCOM-C[27]。GCOM-W上搭載有先進微波掃描輻射計AMSR-2, 主要觀測與水有關(guān)的目標, 比如降水、水蒸汽、海面風(fēng)速、海面溫度、土壤濕度以及積雪深度等。GCOM-C則主要觀測地表以及大氣中有關(guān)碳循環(huán)和地球輻射收支的現(xiàn)象, 比如云、氣溶膠、水色、植被覆蓋、冰雪等, SGLI是其主要載荷之一[28]。

SGLI的質(zhì)量為400kg, 正常工作時功率為480w, 刈幅為1600km。主要由可見光和近紅外輻射計(VNR)以及紅外掃描輻射計(IRS)兩個部分組成[29]。VNR的光譜范圍從380nm到868.5nm, 共13個波段, 包括11個非極化波段和2個極化波段。在11個非極化波段中, 除了一個中心波長為763nm的波段因為用于一類水體的觀測而把空間分辨率定為1000m外, 其余的10個波段其空間分辨率均為250m。在這11個波段中, 有一個中心波長為380nm的窄波段值得注意, 它可以用來判別海面上空吸收性氣溶膠的存在并了解其相關(guān)性質(zhì),增加了大氣校正的精度。該波段還可以用來探測海水中的黃色物質(zhì)。而另外兩個極化波段可以進行極化測量, 其中心波長分別為670nm和865nm。這兩個極化波段, 共有3個極化方向, 空間分辨率都為1000m。利用它們, 可以很好地解決水體耀光的問題。近年來研究發(fā)現(xiàn), 二類水體中的初級生產(chǎn)力與其溫度存在一種線性回歸關(guān)系, 故而SGLI還設(shè)置了兩個熱紅外波段, 用來估計二類水體的初級生產(chǎn)力。SGLI 最終的海洋水色產(chǎn)品將會融合多個水色遙感器(比如可見光紅外成像輻射儀VIIRS)的數(shù)據(jù)。

SGLI擁有非常高的分辨率(250m), 因而它對于陸海交接處的變化非常敏感, 在監(jiān)測二類水體時有著獨特的優(yōu)勢。它能夠精準地探測出近岸水體中葉綠素濃度及懸浮物質(zhì)、溶解有機物的相關(guān)性質(zhì)。利用這些數(shù)據(jù), 人類可以了解海水的初級生產(chǎn)力、水質(zhì)等, 進而可以進行漁業(yè)規(guī)劃。SGLI還可以用來監(jiān)測赤潮的發(fā)生。同時, 它能夠監(jiān)測河口水的變化, 能夠幫助科學(xué)家了解人類活動對海洋的影響[30]。

水色成像儀在海洋學(xué)上的應(yīng)用舉例 4.1

海水透明度反演

海水透明度是描述海水光學(xué)特性的傳統(tǒng)參數(shù),也是最早的水光學(xué)現(xiàn)場調(diào)查參數(shù)。海水透明度與水體中懸浮物、葉綠素、黃色物質(zhì)的含量和成分密切相關(guān), 它是研究水團、流系, 水質(zhì)監(jiān)測及海洋初級生產(chǎn)力的重要參數(shù)。王曉梅等在黃東海光學(xué)試驗的實測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立了黃東海海水透明度的統(tǒng)計遙感反演模式。何賢強等根據(jù)水下光輻射傳輸理論及對比度傳輸理論, 建立了海水透明度的半分析定量遙感模式;利用556組實測海水透明度資料對模式進行了驗證, 結(jié)果表明衛(wèi)星遙感反演的透明度與實測透明度的相關(guān)系數(shù)為0.84,平均相對誤差為22.6%。利用該海水透明度遙感反演模式和SeaWiFS衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù), 制作了中國鄰近海域多年的海水透明度遙感產(chǎn)品, 并進行了中國鄰近海域透明度時空變化規(guī)律的遙感分析[31]。

4.2

海洋初級生產(chǎn)力反演

海洋初級生產(chǎn)力即海洋浮游植物光合作用的速率, 對深刻理解和研究海洋生態(tài)系統(tǒng)、碳循環(huán)及認識海洋在全球氣候變化中的作用等方面具有重要意義。相對于傳統(tǒng)的黑白瓶培養(yǎng)法, 遙感方法具有大面積同步、高頻度動態(tài)觀測的優(yōu)勢。寧修仁等利用CZCS的葉綠素遙感分布, 結(jié)合漁場及赤潮等資料, 發(fā)現(xiàn)長江口和杭州灣及其毗鄰海域存在明顯的生物生產(chǎn)力的鋒面。李國勝等根據(jù)實測的葉綠素濃度數(shù)據(jù), 修正了大洋的OC4v4算法, 建立了東海的二類水體葉綠素濃度的經(jīng)驗反演模型, 并利用VGPM模型反演了東海的初級生產(chǎn)力。潘德爐等通過多年對東海、南黃海實測海洋初級生產(chǎn)力與環(huán)境數(shù)據(jù)的分析, 基于P-E(生產(chǎn)力與光照強度)曲線, 利用葉綠素濃度、海水透明度和光合作用有效輻射率等數(shù)據(jù), 建立了適合我國海區(qū)特點的初級生產(chǎn)力遙感模型;與國外典型的初級生產(chǎn)力遙感模型比較, 該模型獲得的海洋初級生產(chǎn)力遙感數(shù)據(jù)能更好地反映我國渤海、黃海、東海的海洋初級生產(chǎn)力時空分布及其變化特征, 而且與實測的海洋初級生產(chǎn)力時空分布一致[32]。該模型已應(yīng)用于我國海洋水色衛(wèi)星HY-1A的COCTS遙感數(shù)據(jù), 獲得了中國海區(qū)初級生產(chǎn)力的遙感分布圖。

4.3

水質(zhì)參數(shù)反演

衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展, 同時也促進了對水色遙感應(yīng)用領(lǐng)域拓展的進一步需求, 非光學(xué)活性的生物地球化學(xué)參數(shù)的遙感反演是遙感信息提取技術(shù)的一個發(fā)展趨勢。如氮、磷營養(yǎng)鹽和顆粒有機碳、溶解有機碳濃度等生物化學(xué)參數(shù), 目前國際上已經(jīng)有了初步的遙感反演探索, 國內(nèi)也開展了相關(guān)的研究。

磷、氮是引起港灣、湖泊水體富營養(yǎng)化和誘發(fā)赤潮的主要環(huán)境因子, 也是我國近海水體環(huán)境污染最重要的評價指標之一。張穗等采用在水質(zhì)評價中較常用的修正富營養(yǎng)化指數(shù)TSIM法, 利用總磷、總氮與葉綠素的相關(guān)特征得出適合河口特征的富營養(yǎng)化評價方法, 并在長江口的遙感影像上進行試驗,取得了較好的結(jié)果。張宵宇等根據(jù)杭州灣和嵊泗列島海域的實測數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)研究海域懸浮物含量與顆粒態(tài)總磷呈正相關(guān)關(guān)系, 建立了遙感懸浮物含量和顆粒態(tài)總磷含量的遙感信息提取模式[33], 并利用SeaWiFS數(shù)據(jù)得到了長江口及附近海域顆粒態(tài)總磷分布的遙感產(chǎn)品。李小斌等利用珠江口海域2個航次36個站位的實測遙感反射率和總無機氮(TIN)數(shù)據(jù), 基于偏最小二乘法, 建立了珠江口海域無機氮濃度估算的遙感模型。將該模型用于1998年12月31日的SeaWiFS資料, 與當日的實測資料對比, 遙感估算值的平均相對誤差為31.9%, 模型的穩(wěn)定性較好。

顆粒有機碳和溶解有機碳含量分別表示海水中有機顆粒物和溶解物的含碳量, 是海洋水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的重要指標, 同時也是海洋碳循環(huán)研究的關(guān)鍵參數(shù)。黃色物質(zhì)CDOM和溶解有機碳DOC的生化光學(xué)特性研究在珠江口的研究中相對較多, 如Callahan等人研究發(fā)現(xiàn)在深圳河口北部, 水體的DOC和熒光性呈現(xiàn)線性相關(guān), 隨著鹽度的升高,CDOM通過光化學(xué)轉(zhuǎn)化變?yōu)榉菬晒庑晕镔|(zhì), CDOM/DOC比值降低。陳志強等人在珠江口的研究認為,不同來源的有機質(zhì)與不同的DOC和CDOM分布的控制機制, 導(dǎo)致珠江口CDOM和DOC之間沒有明顯的關(guān)系。國內(nèi)對顆粒有機碳的遙感反演研究較少[34]。白雁和潘德爐等對中國近海有機碳的遙感反演機理進行了分析, 在固有光學(xué)量半分析算法的基礎(chǔ)上, 初步建立了黃東海海區(qū)顆粒有機碳和溶解有機碳的遙感反演技術(shù)方法[35]。

水體富營養(yǎng)化和赤潮是水質(zhì)惡化的體現(xiàn), 需要利用遙感技術(shù)進行有效的預(yù)警和監(jiān)測。經(jīng)過多年的技術(shù)積累, 利用衛(wèi)星遙感離水輻射率與水色水溫等要素建立的離水輻射率多波段差值法、多波段差值比值法、水色水溫綜合法和歸一化植被指數(shù)法等多種赤潮信息的提取模式, 都已對赤潮的識別進行了成功的嘗試。趙冬至等采用太陽光激發(fā)的葉綠素?zé)晒夥甯叨? 建立了不同藻類歸一化熒光高度與葉綠素濃度的關(guān)系, 提出了表征赤潮水體葉綠素?zé)晒飧叨鹊牟ǘ蝺?yōu)化法[36]。唐軍武等研究了大氣散射對歸一化植被指數(shù)法進行赤潮遙感監(jiān)測的影響。目前在遙感赤潮信息提取方面, 現(xiàn)有的模式仍具有很強的經(jīng)驗性, 有關(guān)的遙感業(yè)務(wù)化速報技術(shù)將在“十一五”的“八六三”項目支持下, 進一步深入研究。

結(jié)束語

21世紀, 隨著海洋的不斷開發(fā), 其與人類的關(guān)系越來越密切, 包括海色遙感在內(nèi)的海洋探測技術(shù)也必將取得日新月異的發(fā)展。展望未來, 靈敏度高、功能強大、系統(tǒng)化的海洋水色遙感器是適應(yīng)潮流的必然要求。本文所介紹的這幾種水色遙感器只是未來幾年的主流, 它們也會在在更遠的將來被淘汰, 被更先進的儀器所替代。在全球數(shù)字化浪潮下, 數(shù)字化海洋也將在未來得到實現(xiàn), 屆時, 網(wǎng)絡(luò)化的高精度的水色遙感器將揭開海洋的神秘面紗, 為人類監(jiān)測全球變化、合理規(guī)劃環(huán)境及應(yīng)對自然災(zāi)害提供有力幫助。

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第五篇：第六課 水色交融 酣暢淋漓--水彩畫

第六課 水色交融 酣暢淋漓--水彩畫

[知識與能力目標]

1、通過學(xué)習(xí)了解水彩畫的特點；

2、通過對比能發(fā)現(xiàn)水彩畫與中國傳統(tǒng)繪畫的聯(lián)系和區(qū)別；

3、水彩畫使用的工具與材料的認知；

4、水彩畫技法的了解和學(xué)習(xí)；

5、水彩畫中靜物和風(fēng)景寫生的方法與程序的學(xué)習(xí)。

[過程與方法目標]

1、對水彩畫分類作品進行對比、欣賞、討論的過程，實現(xiàn)學(xué)生的感性認識與理性認識的相互轉(zhuǎn)換；

2、對水彩畫中靜物寫生和風(fēng)景寫生的程序分步學(xué)習(xí)和對風(fēng)景畫過程的視頻觀看實現(xiàn)學(xué)生對水彩畫一般技法的接受和理解；

3、結(jié)合關(guān)于水彩畫學(xué)習(xí)的內(nèi)容，設(shè)置不同的問題情景，讓學(xué)生思考練習(xí)，主動獲得和水彩畫有關(guān)的知識內(nèi)容；

[情感態(tài)度價值觀目標]

1、通過對西方水彩畫系的學(xué)習(xí)，在個人情感上同步獲得中西方繪畫藝術(shù)對比融合的概念，增強學(xué)生的獨立審美能力和民族文化藝術(shù)觀念；

2、水彩畫藝術(shù)的發(fā)展和時代性的體現(xiàn)，促進學(xué)生個體創(chuàng)新精神的萌發(fā)，學(xué)習(xí)過程中讓學(xué)生充盈藝術(shù)創(chuàng)作中的現(xiàn)代意識、多元狀態(tài)，學(xué)會觀察、發(fā)現(xiàn)生活中美的事物和美的現(xiàn)象。

教學(xué)過程

教學(xué)活動一：新課導(dǎo)入

要點：

1、水彩畫特點的描述引入；

2、水彩畫發(fā)展的簡況介紹；

教學(xué)活動二：水彩畫的特點

1、（思考練習(xí)）

目的：銜接導(dǎo)入環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過直觀的感受對水彩畫形成感性的認識。

方法：設(shè)置的一道配圖選擇題：從油畫、水粉畫、水彩畫和國畫中選擇出水彩畫。

2、（作品欣賞）

兩幅水彩畫作品的欣賞，強化水彩畫的視覺特征。

普通高中課程標準實驗教科書《繪畫》第6課《水彩畫》教學(xué)設(shè)計

同官高級中學(xué)

3、（適時小結(jié)）

學(xué)生提煉文字、教師出示結(jié)果，理解水彩畫的特點。

教學(xué)活動三：水彩畫與中國傳統(tǒng)繪畫的聯(lián)系與區(qū)別

1、（思考與討論）

方法：作品《葡萄》與《墨葡萄圖》的對比，讓學(xué)生思考感受，并引導(dǎo)討論。

目的：認知西方水彩畫與中國畫的聯(lián)系和區(qū)別。

2、（適時小結(jié)）

以表格的形式直觀的呈現(xiàn)水彩畫與中國畫的對比結(jié)果。

教學(xué)活動四：如何畫水彩畫

1、水彩畫工具和材料的介紹；

文字和圖示結(jié)合，認識水彩畫的工具和材料。

2、水彩畫一般技法的分析；

干畫法和濕畫法的學(xué)習(xí)。

不同技法對應(yīng)的不同作品，直觀體驗和理論程序結(jié)合。

3、水彩畫特殊技法的了解

留白法、刀刮法、蠟筆法、吸洗法、噴水法、撒鹽法等

（思考練習(xí)）

結(jié)合水彩畫與中國畫的對比，從技法上做聯(lián)系，設(shè)置2個選擇題，讓學(xué)生把中國畫的“用墨方法”和“水彩畫的技法”做對比。

教學(xué)活動五：水彩靜物畫和水彩風(fēng)景畫的方法和程序

一、水彩靜物畫寫生

1、主要程序：構(gòu)圖——著色

2、教師分步幻燈圖示過程圖，并用文字描述一般的過程；

二、水彩風(fēng)景畫寫生

1、風(fēng)景畫寫生的目的

2、文字提示：A確定“視平線”的高、中、低；B遠景、中景、近景的劃分；

3、教師分步幻燈圖示過程圖，并用文字描述一般的過程；

4、觀看水彩風(fēng)景畫的創(chuàng)作實際視頻（5分鐘左右），視覺感受水彩畫的特點。

課后練習(xí)

1、教師設(shè)置三個題目，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行鞏固和延展。

2、課后寄語：對學(xué)生的審美情感和價值觀進行潛移默化的引導(dǎo)