基于BP人工神经网络的水体遥感测深方法研究

利用Landsat7 ETM 遥感图像反射率和实测水深值之间的相关性,建立了动量BP人工神经网络水深反演模型,并对长江口南港河段水深进行了反演。结果表明:具有较强非线性映射能力的动量BP神经网络模型能较好地反演出长江口南港河段的水深分布情况;由于受长江口水体高含沙量的影响,模型对小于5m的水深值反演精度较高,而对大于10m的水深值反演精度较低。     

基于BP人工神经网络的水体遥感测深方法研究

利用Landsat7ETM＋遥感图像反射率和实测水深值之间的相关性,建立了动量BP人工神经网络水深反演模型,并对长江口南港河段水深进行了反演.结果表明：具有较强非线性映射能力的动量BP神经网络模型能较好地反演出长江口南港河段的水深分布情况;由于受长江口水体高含沙量的影响,模型对小于5 m的水深值反演精度较高,而对大于10 m的水深值反演精度较低.     

基于半经验模型的水深反演及不同水深范围的误差分析

基于半经验遥感模型,开展广东省雷州湾SPOT-5影像不同水深范围的遥感反演及误差分析,给出不同模型对应的最佳水深范围和不同水深范围的最佳反演模型,结果如下：红光单波段模型、红光-绿光双波段模型、绿光-红光-近红外三波段模型均在2～5m水深范围内反演误差最小,分别为16.7%,13.2%和17.1%。0～2m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为34.3%;2～5m水深范围内,红光-绿光双波段模型反演误差最小,为13.2%;5～10m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为19.3%;10～20m水深范围内,三波段模型反演误差最小,为31.5%。     

高分六号遥感影像水深反演能力评价

水深是重要的海洋要素,水深遥感反演是获取浅水水深的重要手段。当前水深遥感反 演应用以国外卫星数据为主,国产卫星数据的研究和应用较少。本文针对国产高分六号卫星 （GF-6） 数据,以三亚南山港为研究区域,分别建立单波段回归模型、双波段比值模型、多波段 回归模型,进行多光谱影像的水深反演能力研究,并与国外主流哨兵2 号卫星（Sentinel-2） 数 据进行实验比较。实验结果表明：GF-6 遥感影像具有较好的浅水水深反演能力和一定的反演精度,各波段水深探测能力依次为：绿波段跃蓝波段跃红波段跃近红外波段,反演方法效果依次为：多波段模型跃双波段模型跃单波段模型。相较于Sentinel-2 数据,GF-6 数据水深反演精度与其一致,这表明GF-6 影像具备替代国外遥感数据进行水深反演的能力和大规模应用的潜力。本文针对GF-6 影像水深反演能力的研究方法和分析,结果将为国产高分系列卫星数据的水深反演研究和应用提供有益的参考。     

基于GeoEye-1和WorldView-2遥感数据的浅海水深反演比较研究

浅海区水深的精确反演对于海洋空间管理和生态环境保护至关重要.选取南海西沙群岛的羚羊礁海域为研究区,基于GeoEye-1和WorldView-2高分辨率多光谱遥感数据和实测水深数据,分别建立了单波段模型、多波段模型和波段比值模型.结果显示,由绿波段参与建立的水深反演模型相关性普遍较高,同时利用4个波段组合建立的多波段模型...     

基于WorldView-2遥感影像的龙湾港浅海水深反演

根据遥感水深反演原理,利用海南岛龙湾港的WorldView-2多光谱卫星数据和海图水深资料,通过对水深进行0~2,2~5,5~10,10~15和15~20 m的分区处理、潮汐改正和海图水深数据与相应图像波段反射率值的相关性分析及回归分析,建立了浅海水深线性回归反演模型,开展了浅海水深的实际计算与精度分析。结果表明:对不同水深范围分别建立线性回归模型反演的水深精度要高于未分区建立的模型;分区模型中,多波段模型在0~5 m的反演精度最高,而双波段比值模型在5~20 m的反演精度最高,但是反演水深在最浅处的精度还有待提高。本文方法提取的水深与海图水深数据变化趋势基本相似,可以满足海洋科学研究对大范围浅水水下地形探测的要求。     

基于神经网络技术的遥感水深反演模型研究

利用Landsat7 ETM+遥感影像反射率和实测水深值之间的相关性,选取了相关性较好的ETM1、ETM2、ETM3、ETM4、ETM3/ETM2等5个水深反演因子,建立了BP神经网络水深反演模型。为充分体现BP神经网络模型的优越性,利用SPSS软件建立了单波段、波段比值、多波段三种不同的线性回归模型。通过对比发现,具有很好的自适应能力和非线性映射能力的BP神经网络模型在处理遥感水深反演问题上比传统的线性模型效果更好。     

大气校正模型对多光谱水深反演影响的多维度分析

大气校正是水体定量遥感的基础与前提。本文从大气校正模型、大气校正模型参数、水体组分差异以及水深反演波段组合方式4个维度探讨大气校正模型对水深反演的影响。研究采用6S、FLAASH、ACOLITE与QUAC 4种大气校正模型,选取大陆型、海洋型与城市型气溶胶模式,以瓦胡岛西北侧与谢米亚岛周边浅水作为清洁水体研究区,以辽东浅滩与槟城海峡作为浑浊水体研究区,基于Landsat-8多光谱影像开展大气校正,并采用8种波段组合方式进行水深遥感反演。研究结果表明:（1）4种大气校正模型均可在一定程度上削弱大气对水体信号的影响;因参数选取以及研究区水体组分的不同,不同模型的校正结果存在一定差异;两类水体反射率峰值分别出现在蓝波段与绿波段;（2）6S大气校正模型鲁棒性较强,该模型因研究区水体组分发生变化导致对应的水深反演结果与其余模型相比波动较小;FLAASH模型在海洋型和城市型两种气溶胶模式水深反演结果在浑浊水体存在较为明显的差异,辽东浅滩浅水区平均相对误差相差7.9%;ACOLITE模型受水体类型影响显著且对浑浊水体具有优越性与稳定性,平均相对误差较FLAASH降低5.6%;（3）多波段水深反演精度普遍优于单波段,但反演精度与波段数目之间无显著的相关性;水深反演波段组合方式对不同研究区敏感性不同,清洁水体三波段模型的反演精度较好,浑浊水体中四波段模型的反演精度最优,平均相对误差较三波段模型降低达5.6%。     

一种改进的地理加权回归模型水深反演方法

利用多光谱卫星遥感影像反演浅海水深是水深测量的一种重要方式。提出一种基于主成分分析的地理加权回归模型(PCA-GWR),采用WorldView-2多光谱卫星遥感影像数据,对经过数学变换后的波段反射率数据先进行主成分分析,将得到第一主成分量进行地理加权回归分析,并与双波段比值模型、多波段线性模型和地理加权回归模型(GWR)的水深反演结果进行比较。结果显示,各个反演模型反演水深值与实测水深值的相关系数r均大于0.75,其中PCA-GWR模型水深反演结果最好,r为0.96、RMSE为1.56 m、MAE为1.06 m。研究表明,PCA-GWR模型可有效去除数据变换后的冗余信息,降低数据空间非平稳性,具有较高的反演精度与可靠性,适用于浅海水深反演。     

基于耀斑改正的多光谱水深反演方法研究

利用WorldView-2四波段卫星数据和电子海图数据,基于改进的耀斑改正算法和双波段比值算法,反演获得了3处典型海域的浅水水深。通过不同海域、不同耀斑条件下水深反演实验,探讨了RED,NIR波段在典型四波段水深反演中的作用和影响,发现在双波段比值法水深反演中,引入RED+NIR波段进行耀斑改正处理,可以增加珊瑚、海藻等绿色物质覆盖海底的反射率,有效地提高该类海域的水深反演精度。基于耀斑改正的多光谱水深反演方法,适用于中轻度耀斑条件下,水质较清澈的浅海水深反演,可在国内外典型四波段卫星数据水深反演中推广应用。     

GF-1 WFV图像经验模分解的光谱保真性与水深遥感探测

水深是海洋环境的重要参数之一，水深遥感反演是水深测量的一种重要手段。经验模分解（EMD）具有剔除小尺度波浪信息，留下大尺度水下地形信息的特性。本文利用EMD对高分一号卫星宽幅影像进行尺度变换，使用光谱相关系数、光谱角、光谱偏差和光谱相对偏差等评价指标，对剩余层图像进行光谱保真性分析；利用改进的对数转换比值模型对原始影像和剩余层图像进行水深反演，并进行相关性分析与精度评价。研究结果表明:（1）评价指标显示EMD变换后影像具有相当的保真性；空间断面分析表明EMD去除了小尺度的噪声信息，保留了水下地形变化信息。（2）经均匀分布的检查点验证，两区域的原图像反演水深和实测水深的相关性较好，相关系数达0.75以上，且两种波段组合的MAE和MRE均不超过2.42 m和8.5%。（3）对EMD的全部10层进行水深反演，蓝绿波段的MAE和MRE均不高于1.62 m和5.8%；绿红波段的MAE和MRE均不高于1.93 m和6.9%。（4）对于不同的波段组合，蓝绿波段组合在各剩余层的水深反演效果明显优于绿红波段，经EMD后的水深反演效果明显提高。（5）20~30 m水深段的反演精度整体要高于30~40 m，该模型应用于较浅水深段更具优势。     

Study of attenuation depths for MODIS bands in the Bohai Sea in China

An attenuation depth is defined for remote sensing purposes as a depth above which 90% of the arising light leaving the water surface is originated.The deeper the attenuation depth,the more information of water is detectable by remote sensing,then the more precise information of water is extracted.Meanwhile,the attenuation depth is helpful to know water layer (by its thickness) from which remote sensing will be able to extract information.A number of investigators are using the moderate resolution imaging spectroradiometer (or MODIS) for remote sensing of ocean color.It is necessary to have a rough idea of the effective attenuation depth of imagery in each of the spectral bands employed by the MODIS.The attenuation depth is directly determined from MODIS data.Though analyzing the spectral distribution of the attenuation depth on 7 August 2003 and the seasonal variation of the attenuation depth (551 nm) in the Bohai Sea indicated that:the spectral distribution of the attenuation depth for the spectral range between 400 to 700 nm is single-peak curve,and it''s similar and difference in different regions is consistent with other scholars'' results of zoning,moreover,it supports the Bohai Sea is Case 2 water; the maximum attenuation depth shifts toward longer wavelengths,liking the red shift,with increase of turbidity of water,just like the maximum attenuation depth in the outside of the northwest coast of the Bohai Sea and the Bohai Strait is at 531nm,in the central of the Bohai Sea is at 551nm,in the region controlled by the Huanghe (Yellow) River,the region impacted by the old Huanghe River,the western side of the Liaodong Bay and the eastern side of the Liaodong Bay is at 555 nm; the seasonal change of the attenuation depth is the largest in the summer,followed by the fall,and the ranking of winter and spring in different regions is distinct.The attenuation depth in different regions is dissimilar:the order of the attenuation depth in different regions from small to big is the region controlled by the Huanghe River or the eastern side of the Liaodong Bay,the western side of the Liaodong Bay,the region impacted by the old Huanghe River,the central of the Bohai Sea or the outside of the northwest coast of the Bohai Sea,the Bohai Strait (except at 412 nm and 645 nm),in which between the region controlled by the Huanghe River and the eastern side of the Liaodong Bay (and between the central of the Bohai Sea and the outside of the northwest coast of the Bohai Sea) it varies in different seasons and different bands.     

渤海海域MODIS波段衰减深度研究

衰减深度是传感器检测到的水体信息的90%的深度,衰减深度越大,传感器检测到的水体信息越多,提取水体信息的精确度越高,同时从衰减深度还可了解传感器获取的水体信息到底来自水下多深的水层。以MODIS数据为数据源,对渤海海域衰减深度进行计算,分析了某一时间渤海海域衰减深度波谱变化和某一波段渤海海域衰减深度季节变化。衰减深度波谱曲线为单峰曲线,不同区域的衰减深度波谱曲线的相似和差异情况与前人根据渤海海域悬浮泥沙含量和光谱情况进行分区的情况较一致,衰减深度最大值具有红移现象(不同区域衰减深度最大值的情况是:渤海西北海岸外区域和渤海海峡区域在波段531nm,渤海中部区域在波段551nm,现黄河口影响区域、老黄河口影响区域、辽东湾西侧区域、辽东湾东侧区域在波段555nm),衰减深度波谱佐证了渤海海域为二类水体;衰减深度在夏季最大,在秋季次之,在春季和冬季在不同区域大小顺序有所不同。不同区域衰减深度由小到大顺序是现黄河口影响区域和辽东湾东侧区域、辽东湾西侧区域、老黄河口影响区域、渤海西北海岸外区域和渤海中部区域、渤海海峡区域(除去412和645nm),其中现黄河口影响区域与辽东湾东侧区域和渤海中部区域与渤海西北海岸外区域的衰减深度的大小顺序在不同季节和不同波段有差异。     

多光谱遥感水深反演及其水下碍航物探测技术

针对采用传统海洋测量手段难以获取危险及争议海区的水深和水下碍航物信息,提出了基于卫星遥感进行水深反演和水下碍航物探测的新思路。探讨了多光谱遥感水深反演的数据预处理方法、遥感水深反演模型的构建及水下碍航物遥感探测方法,并开展了相应的实验验证。实验表明,采用卫星遥感手段可以快速地获取测量船只不易到达海区的水深和水下碍航物信息,研究成果对海洋测绘技术的发展具有一定的指导意义和应用价值。     

利用多波段卫星数据进行浅海水深反演方法研究

以遥感反演水深的基本原理为基础,利用我国南海永暑礁景区的TM数据和实测水深资料,通过TM多波段数据辐射校正、图像与海图地理配推、底质类型分区、潮汐改正和实测水深数据与相应的图像辐射值回归分析,建立了浅海水深反演模型,并进行了浅海岛礁水深的实际计算,总标准误差为2．14m。对我国南海30m以浅岛礁水深地形研究有很好的应用价值。     

数字海图水深综合研究现状与分析

海图制图自动综合是海图生产一体化与海洋地理信息系统研究的重要领域。水深自动综合是海图制图自动综合研究领域的关键问题之一,也是长期制约海图生产一体化建设的瓶颈问题。本文在简单介绍海图综合及水深综合概念的基础上,针对水深综合现状进行全面梳理,归纳总结水深综合存在的问题,并且对问题进行分解和分析,分析结果有利于进一步理清研究思路,对问题的逐一解决具有借鉴和指导意义。     

中国南海荔湾区块喷射导管设计入泥深度研究

导管入泥深度的合理设计是深水喷射钻井作业成功实施的关键.通过分析中国南海荔湾区块的地质条件,总结出了中国南海荔湾区块土壤强度随深度变化的关系,结合中国南海喷射导管结构的详细数据,给出了导管承载力随时间的变化以及导管最小入泥深度随时间 的变化.计算方法与结论可为今后中国南海深水喷射钻井导管入泥深度设计提供参考.