基于辐射传输理论，利用Modtran进行天顶辐射亮度模拟，得到1 nm间隔的高光谱天顶辐射亮度(图3-8)。由模拟结果可知，在观测几何、大气状况保持一致的情况下，天顶辐射信号对叶绿素浓度的响应是比较弱的。

图3-7　公开发表的Ⅰ类水体遥感反射率光谱曲线

http://www.oceanopticsbook.info/view/overview_of_optical_oceanography/reflectanc

图3-8　Modtran模拟输出的天顶辐射亮度曲线

本次研究选取大洋水体叶绿素浓度监测的敏感波段进行不同监测精度要求下的各波段信噪比指标估算。光谱通道包括443、475、490、520、565 nm，详细波段设置见表3-4。表3-5给出了不同叶绿素监测精度要求下各波段信噪比最值。

表3-4　叶绿素浓度监测敏感波段

(www.daowen.com)

当叶绿素浓度以不同间隔变化时，443、475、490、520、565 nm的信噪比随叶绿素浓度的变化趋势保持一致。其中，以443、475、490 nm为中心波长的波段，SNR随Chl浓度的升高先减小再增加，SNR最大值在Chl＝1 mg/m3取得；以565 nm为中心波长的波段，SNR随Chl浓度的升高逐渐减小，SNR最大值在Chl＝0.01 mg/m3处取得。

对于不是以叶绿素浓度为主导的波长，其信噪比应该通过其他产品(如大气校正产品)探测精度需求等来确定，本分析没有涉及。所有分析都没有考虑传感器定标、大气校正、遥感反演模型本身等因素引起的误差，基于此提出叶绿素浓度探测最大误差不超过15%。叶绿素产品生产过程中由于引入了其他误差因素，最终产品误差可能达到35 %。此外，本分析所得出的信噪比需求为应该满足的最低条件。

现有大洋水体部分叶绿素的浓度范围:太平洋等典型大洋水体叶绿素的浓度范围为0.05~0.07 mg/m3；我国南海水域叶绿素浓度范围为0.1~0.3 mg/m3。根据大洋水体叶绿素探测误差不高于15%确定443、475、490、520、565 nm对应波段的信噪比，以不低于1000为宜，此时能探测到的叶绿素最低浓度值为0.062 mg/m3，即能较好地解决南海叶绿素监测问题，但对更清澈的太平洋大洋水体，则存在一定挑战。原HY-1A、1B卫星蓝绿波段的最大信噪比为600，在误差不超过15%的情况下能探测到的叶绿素最低浓度值大于1 mg/m3，难以生产出高精度的南海叶绿素浓度产品。当蓝绿波段信噪比设计达到1200以上时，能监测太平洋区域典型大洋水平。

表3-5　不同叶绿素监测精度对应的各波段信噪比最值

根据前述需求分析，信噪比以就高不就低的原则，另参考已有部分传感器的信噪比指标，考虑现有传感器的工艺水平，初步推荐新一代水色卫星的信噪比如表3-6所示。

表3-6　新一代水色传感器波段设置、信噪比要求及用途