研究目的
为了测试一种利用相对廉价轻便的光谱仪结合偏最小二乘回归法，从遥感反射率估算总悬浮固体（TSS）浓度的新方法，并将其应用于水库的其他水质参数。
研究成果
近距离水面以上反射率测量结合偏最小二乘法建模，能有效估算地表水中的水质参数（如总悬浮固体、浊度、总磷等），在不同条件下均具有良好精度。该方法适用于移动和固定部署，为传统采样提供了省时的替代方案。未来工作包括与遥感和声学技术集成以实现综合监测。
研究不足
该方法对光照条件敏感，需根据当地情况进行校准；像PLS这样的经验模型若不重新训练，可能无法迁移到其他地区或季节使用。对于化学需氧量等非直接光学活性的参数效果较差，且可能受水下传感器所处环境中的波浪、船只移动和生物污损影响。
1：实验设计与方法选择：
研究采用受控中型生态系统实验和野外实地测量，获取可见光-近红外波段的表观反射率数据。通过偏最小二乘回归法（PLS）从高光谱数据中建模物质浓度。
2：样本选择与数据来源：
中型生态系统实验使用滞洪池的淤泥和粘土沉积物，在自来水中悬浮配置成总悬浮固体浓度0至2200毫克/升的样本；野外实验取自巴西帕萨乌纳水库表层20厘米水体，同步测定多项参数。
3：实验设备与材料清单：
配备镜面扫描仪的AISA+鹰式光谱仪、基于FLAME-S-VIS光谱仪的RoX仪器、水箱、潜水泵、滤膜、真空泵、干燥箱、TriOS纳米荧光传感器、浊度计、Horiba U52多参数探头、塞奇盘及化学分析实验室设备。
4：实验流程与操作步骤：
中型生态系统实验在晴天/阴天条件下进行高光谱扫描，经辐射校准和基线扣除处理；野外实验通过船载光谱仪测量距水面1.2米处的反射率曲线，同步采集水样并进行原位测量。数据处理包含Savitzky-Golay滤波平滑、导数计算及交叉验证的PLS建模。
5：2米处的反射率曲线，同步采集水样并进行原位测量。数据处理包含Savitzky-Golay滤波平滑、导数计算及交叉验证的PLS建模。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：采用R语言'pls'程序包进行偏最小二乘回归，通过迭代训练测试评估模型性能，以决定系数R2和均方根误差RMSEP为评价指标。
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AISA+ Eagle spectrometer
AISA+ Eagle
Specim Limited
Used for hyperspectral data acquisition in mesocosm experiments to measure remote sensing reflectance.
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FLAME-S-VIS spectrometer
FLAME-S-VIS
Ocean Optics
Component of the RoX instrument for measuring reflectance.
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RoX instrument
RoX
JB Hyperspectral Devices
Used for above-surface reflectance measurements in the field, based on a FLAME-S-VIS spectrometer.
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TriOS nanoFlu fluorescence sensor
nanoFlu
TriOS
Used for in situ measurements of phycocyanin and chlorophyll-a.
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Horiba U52 multi probe
U52
Horiba
Used for in situ measurements of dissolved oxygen and pH.
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