Хорошо известно, что качество воды может быть определено таким показателем, как мутность [1–3]. Для оценки мутности воды используются следующие единицы измерения: NTU (нефелометрическая единица мутности), TSS (общее количество взвешенных частиц). Отметим, что TSS обычно применяется для определения фактического количества (веса) взвешенных частиц в определенном объеме воды, а NTU — при проведении прямых измерений, без промежуточных оптических преобразований измерительной информации.
Объективность использования мутности в качестве показателя чистоты воды также подтверждается колориметрическими эффектами. Так, например, чистый объем воды имеет синий цвет, в то время как загрязненная вода в некотором объеме — коричневый. Соответствующие спектральные кривые отражения таких вод приведены на рис. 1.
Следовательно, определив характеристики отражения поверхности воды, можно оценить степень загрязненности водоемов. Как отмечается в работе [4], для этой цели можно использовать биооптическую модель водной массы [5–7]. Рассмотрим ее основные положения.
Согласно данной модели, коэффициент поглощения реальной воды определяется по следующей формуле:
где a(λ) — коэффициент поглощения;
adg(λ) — коэффициент поглощения загрязнителей органического и неорганической природы;
aф(λ) — поглощение хлорофилла.
Коэффициент обратного рассеяния реальной воды определяется как
где bb (λ) — коэффициент обратного рассеяния;
bbw(λ) — коэффициент обратного рассеяния чистой воды;
bbp(λ) — коэффициент обратного рассеяния взвешенных частиц.
При этом, aw(λ) и bbw(λ) могут быть определены экспериментально. Остальные составляющие в (1) и (2) определяются с использованием следующих моделей:
где G, P0, P1, X = const.
Согласно биооптической модели [4–7], также существуют следующие соотношения:
где g0 — эмпирический масштабый коэффициент.