Das Mehrstrahl-Spektralradiometer HYDRA: Entwicklung und Einsatz zur Charakterisierung des natuerlichen Lichtfeldes unter und ueber Wasser und zur Bestimmung von Wasserqualitaetsparametern

Abstract

Im Rahmen der Arbeit wurde ein Spektralradiometer fuer den Schiffseinsatz konzipiert und aufgebaut, das die Strahlungsverteilung ueber 9 auf einer Tauchsonde und Ueberwassereinheit angeordnete Lichtkollektoren mit hoher spektraler und radiometrischer Aufloesung im Bereich 400-825 nm erfasst. Die gleichzeitige Detektion aller Spektren gewaehrleistet eine hohe Datenqualitaet auch unter wechselhaften Beleuchtungsverhaeltnissen. Aus den Lichtfeldern einer Aufnahme ist ein umfassender Satz scheinbarer und inhaerenter optischer Eigenschaften des Wasserkoerpers wie z.B. Reflexion, mittlerer Cosinus, diffuse Attenuation, Streuung, Rueckstreuung und Absorption berechenbar. Dies erlaubt die Verifikation und Weiterentwicklung von Strahlungstransfermodellen und biooptischen Algorithmen zur Ableitung von Wasserinhaltsstoffen. Die Systemeigenschaften der HYDRA wurden eingehend geprueft und ihre vielfaeltigen Einsatzmoeglichkeiten bei einem Vergleich mit 5 kommerziellen Messgeraeten demonstriert. Auch wurde eine erste Validation verschiedener Modelle fuer den Rueckstreu- und Streukoeffizienten vorgenommen und Untersuchungen zum Einfluss von Oberflaechenspiegelungen auf Reflexionsspektren durchgefuehrt. (orig.)A shipborne spectral radiometer was developed, which detects the light field with high spectral and radiometric resolution in the range of 400-825 nm by means of 9 collectors distributed to a submersible probe and an above water unit. Simultaneous measurement of all spectra ensures high data quality even for changing ambient light conditions. From the light fields of one record a comprehensive set of apparent and inherent optical parameters like reflectance, mean cosine, diffuse attenuation, scattering, backscattering and, most important, absorption can be computed. This allows the verification of radiative transfer models and the development of improved biooptical algorithms to determine water constitutents. The system properties of the instrument were characterised extensively. The variety of possible applications of HYDRA data was demonstrated by a comparison with 5 commercial instruments. A first validation of different models for the backscattering and scattering coefficients was done and also the influence of sun glint on reflectance spectra was studied. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 437(2000-38) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman