Measurement method of the concentration of matter using optical property of seawater in visible wavelength range
可視域における海水の光学的特性を用いた物質濃度の計測手法

Rei Arai, Naoki Nakatani, Taketoshi Okuno
2008 Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers  
It is known that ocean color depends on contained materials in seawater. It is possible to use it for detecting significant information of sea. Since the reflection and absorbance of light can be expressed by superposing these effects of material and sea conditions, the spectral distribution is in a characteristics matter. In order to separate and extract the information, particularly the material concentration, an appropriate mathematical or physical model can be used for the measurement. As
more » ... e measurement. As the result of examination on measured data and optical spectrum, it is found that the so-called principal component regression (PCR) method is effective. It gives good result in the case of liner system. The physical model, which is shown by mathematical expression, however, should be need for general case of course. In this paper, the authors have proposed a sophisticate measurement method for materials in seawater, phytoplankton, particle matter (PM) and also chromophoric dissolved organic matter (CDOM), using the PCR method and also the optimization technique of mathematical physics model with quasi-Newton's method. Effectiveness of the present method is shown by several measurements of coastal seawater. 1.緒 言 海洋の資源利用と海洋環境の保全・管理の両立は 2007 年 に制定された海洋基本法の中に言及されているように, 我が 国の発展を考える上で,必要不可欠になっている.とりわけ 世界有数の海岸線距離を持つ我が国とって, 沿岸域の利用は 重要であり, 沿岸域の資源の生産性や再生性が高いことを考 えれば,その環境を詳細に把握し,その利用・保全を考えて いくことが必要である. 従来から沿岸域の環境の状態を把握 するために, その環境の監視と言う意味合いのモニタリング が行われてきた. その実状は現時点で計測できる項目を網羅 的に計測することに留まっており, 統合的な状態の把握や評 価が行われていないため, 環境を把握する上で必要な情報が 得られているとは言い難い. 海洋環境モニタリングの本来の 目的から考えれば,時間的・空間的に高解像度で環境を把握 するための多項目の計測を継続的に行うことは重要である. また,それら計測値を数理モデルや評価手法と統合化し,環 境の現状把握や将来予測を行うことで, それらの知見を総合 的に評価することが環境利用を考える上で重要である. 一般的に海域環境では, 海水に含まれる各環境因子が複雑 な因果関係をもちながら,時々刻々と変化することや,水の 中の状態を計測するといった物理的に困難な計測環境であ ることから,計測可能な項目が限られるばかりでなく,必要 な情報を個別に特定できる計測手法の開発にも限界がある. これらは,海域のモニタリングにおいて,計測できる何らか の情報から,いわゆる計測モデルと呼ばれるような,その情 報と構成する要素の関係を表す数式を使い, 欲しい情報を抽 出するような計測手法が必要であることを示唆している. さて, 海色は昔から海の状態を視覚的に示す指標となって いるように,計測可能な項目の一つとして,有効な情報の一 つである.海色は入射光の状態に依存するものの,海水の中 に含まれる様々な物質の光の吸収や散乱によって大きな影 響を受けることが知られているためである. 海色が環境の複 合的な情報を含んだものであると考えれば, 海色をモニタリ ングし, そこから重要な物質の情報を抽出することは興味の ある理解の一つである. * 大阪府立大学大学院工学研究科 原稿受理 平成 年 月 日
doi:10.2534/jjasnaoe.7.15 fatcat:xeqmbeincjhthmsuhtthu7w7rq