一种加入空间关系的海岸带遥感图像分类方法

 海岸带作为海洋、陆地和大气共同作用的地带，其地物混杂度大，变化频繁，单纯利用光谱特征分类难以取得理想的精度。 但海岸带地物滨临水体，而水体与地物存在巨大光谱差异，易于识别。据此，本文尝试提出一种简单的加入空间关系的遥感图像分类 方法，即，先准确识别出海水类，然后统计非海水类的每一个像元到最近海水的空间距离。由于不同的海岸带地类距离海水的空间距 离有其自身的特点，因此，利用这一距离信息辅助分类能提高分类精度，尤其是针对那些光谱特征相近而距离相差较大的地类。     

混合光谱分解模型提取水体叶绿素含量的研究

遥感监测水体叶绿素含量是水质遥感研究的难点之一。本文通过研究不同叶绿素含量水体反射率的光谱特征，确定了提取叶绿素a含量的最佳特征波段，建立了太湖水体叶绿素a的混合光谱模型。研究发现，混合光谱模型提取的水体叶绿素a百分比浓度与同步采样分析的叶绿素a浓度之间有较好的线性相关性。并基于TM和HEPERION图像利用此模型生成了叶绿索a浓度分布图。研究结果表明，混合光谱分解模型可以作为遥感监测水体叶绿素a含量的定量模型。     

内陆湖泊颗粒有机碳反演及日变化初步研究

以太湖及洞庭湖为例,检验海洋一类水体颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)浓度遥感估算方法在内陆湖泊二类水体中的适用性,结果表明,一类水体POC反演模型并不适用于二类水体。针对二类水体建立了以近红外波段(834 nm)为因子的单波段POC反演模型以563及834 nm波段组合为因子的两种双波段反演模型,模型验证结果显示,单波段模型的均方根误差(RMSE)为1.12 mg/L,平均相对误差(MAPE)为35.8%,两个双波段反演模型的RMSE分别为1.09 mg/L及1.11 mg/L,MAPE分别为37.3%及37.8%,三种模型均可用于太湖及洞庭湖水体的POC浓度遥感估算。在此基础上,以太湖为例,建立了基于静止轨道卫星海洋水色(GOCI)卫星数据的太湖POC反演模型,反演模型的MAPE为35%。利用5月13日8景GOCI影像,研究了太湖POC浓度日变化,发现POC浓度日变化存在两个阶段:上午至中午的递减阶段和中午至傍晚的递增阶段。     

基于遗传算法的二类水体水色遥感反演

提出一种基于遗传算法的二类水体水色遥感反演算法。该算法以三成分 (叶绿素、悬浮泥沙与黄色物质 )海水光学模型作为前向模型 ,以实数编码遗传算法作为优化方法 ,并采用一对波段比来构造目标函数。模拟反演的结果表明 ,该算法可以有效克服已有二类水体水色遥感优化反演方法在搜索策略方面存在的困难 ,是一种有较高计算效率、可靠与稳健的反演算法     

基于高光谱遥感反射比的太湖水体叶绿素a含量估算模型

旨在寻找叶绿素a的高光谱遥感敏感波段并建立其定量估算模型。通过对太湖水体的连续监测，获得了从2004年6月到8月3个月的太湖水体高光谱数据和水质化学分析数据。利用实测的高光谱数据分析计算太湖水体的离水辐亮度和遥感反射比；然后，通过相关分析寻找反演叶绿素a浓度的高光谱敏感波段，进而建立反演太湖水体叶绿素a浓度的高光谱遥感定量估算模型，并用相关数据对模型进行精度分析。研究发现，水体的遥感反射比光谱在719nm和725nm存在两个峰，其中719nm处的峰更明显且稳定。通过模型的对比分析，发现用这两个峰值处的遥感反射比参与建模可以提高叶绿素a的估算精度；并且认为由反射比比值变量R719／R670所建立的线性模型对叶绿素a浓度的估算精度最理想。     

叶绿素a荧光遥感研究进展

继叶绿素a反演的“蓝绿比值法”后,叶绿素a荧光遥感成为海水叶绿素a浓度反演的重要方法,对提高二类水体和赤潮水体的叶绿素a浓度的反演精度效果明显。本文回顾了人们对水体叶绿素a荧光的认识、测量和研究的历史过程,介绍了荧光产生的生物学机理以及它随叶绿素a浓度的正相关和“红移现象”等主要光谱特征。本文还总结了荧光量子产量、不同藻种生理状态、水体其他物质及大气的吸收等多种因素对叶绿素a荧光遥感的影响。基于对叶绿素a荧光光谱特征和影响因素的认识,人们相继建立了两种荧光遥感方法———基线荧光高度法和归一化荧光高度法。对于前景广阔的叶绿素荧光遥感领域,人们正进行着更深入的研究与探索,积累更多的现场数据和卫星同步数据,逐步完善和改进反演模型。     

海洋激光雷达多次散射回波信号建模与分析

海洋激光雷达是实现上层海水3维探测的重要工具,激光在海水中的传输伴随着复杂的多次散射效应,建立准确的海洋激光雷达多次散射回波信号模型有助于实现海水光学特性的高精度反演。本文介绍了仿真海洋激光雷达多次散射信号的解析模型、半解析MC(Monte Carlo)仿真方法和传统MC仿真方法,定量对比分析了不同工作条件下3种模型的仿真结果,讨论了工作高度、接收视场角、水质和水体分层等因素对仿真结果的影响。研究表明:3种模型具有高度一致的仿真结果,但在计算效率方面,解析模型优于半解析MC法,半解析MC法优于传统MC法。解析模型优异的计算效率和可靠的计算精度使其在海洋激光雷达辐射传递机理及应用的研究中具有显著优势。     

水体叶绿素a浓度遥感反演方法研究进展

针对水体叶绿素a浓度反演问题,从反演所需的遥感数据源、主要研究区、主要研究单位以及反演模型4个方面,系统介绍了叶绿素a浓度遥感反演的发展现状,分析了现有水体叶绿素a遥感反演方法的优缺点,提出了目前存在的问题,并对水体叶绿素a浓度反演研究进行了展望。     

一种高斯过程回归的水体吸收系数反演模型

水体吸收系数是评价水体环境质量和衡量海洋对全球气候影响的重要因子.水色遥感作为目前对大范围海洋进行长时间连续监测的唯一手段,可以借助于合适的反演模型从影像上获取水体吸收系数.然而现有模型多为经验模型,反演精度和水体适应性都较差.基于自建的全球水体光学原位测量数据集SeaBASS2020,通过选用412、443、490、510、560、620、665 nm波段的遥感反射率以及620、665 nm与其余5个波段的遥感反射率比值作为模型输入特征,并以Matérn函数作为模型的核函数,提出一种基于高斯过程回归的水体吸收系数反演模型GPR-a.实验结果表明,在反演精度上GPR-a较传统的波段比值经验模型有大幅提升,其中决定系数R2提升了24.79％,均方根误差σRMSE和平均相对误差εMRE分别降低了50％和35.17％.此外,实验还验证了GPR-a具有较强的鲁棒性和极佳的反演值不确定度估计能力.     

HY-1C卫星COCTS近海水体遥感反射率产品真实性检验

中国HY-1C卫星水色水温扫描仪(COCTS)从2018年9月发射至今已积累了大量的全球观测数据,本文利用AERONET-OC实测数据集对COCTS近海水体遥感反射率(Rrs)产品进行了真实性检验。本文对实测光谱数据集进行归一化处理,按光谱特征分为A (清洁)、B (比较清洁)、C (轻微浑浊)、D (比较浑浊)这4种光学水体类型,对COCTS Rrs产品在这4类水体的精度进行评价。结果表明:COCTS反演Rrs在A、B两种水体类型中存在轻微高估(平均绝对百分比误差APD (Average absolute Percent Difference)分别为38.79%、44.44%),在C类水体轻微低估(APD=40.85%),而在D类水体显著低估(APD=47.14%)。COCTS不同波段Rrs产品在4类水体的精度亦存在差异,其中412 nm、443 nm波段在A类水体中和实测数据一致性相对较好(APD均小于30%);520 nm、565 nm波段在C、D两类水体中和实测数据一致性相对较好(APD均小于30%);670 nm波段在4种水体均呈现显著低估。由于AERONET-OC波段和CO...     

基于水体光学分类的二类水体水环境参数遥感监测进展

二类水体主要包括内陆及近岸水体,受浮游植物、悬浮颗粒、有色可溶性有机物等多种因素影响,光学特性复杂多变,难以建立统一的水环境参数遥感定量估算模型.针对水体的光学特征,进行水体光学分类,进而反演水环境参数的方法,不仅能够提高参数估算精度,而且便于模型在同类水体中推广应用.水体光学分类方法主要包括基于固有光学特征的光学分类...     

Gelbstoff — the interfering yellow substance in the cholorophyll remote sensing

The development of remote sensing technology in the recent past and the consequent synoptic coverage of earth elements have made it possible to attempt to understand large scale ocean processes. The mapping of chlorophyll distribution and infering.at the resourcefulness of coastal waters are among the new areas of the beginning. But, a biogenic yellow substance in the coastal waters, which has some overlapping optical properties with phytoplankton chlorophyll, interferes in the process of developing and applying the algorithms to remote sensed data while estimating the concentration of the latter. This paper makes an overview of the properties of yellow substance while indicating the importance of its study in Indian waters.     

内陆水体藻蓝蛋白遥感反演研究进展

藻蓝蛋白(PC),作为蓝藻的标志性色素,通常被用作进行蓝藻水华遥感监测的标志物.近年来,内陆水体水质恶化,富营养化加剧,藻华频发,PC遥感反演研究越来越受到关注.本文从PC光学特性、反演算法开发、卫星传感器应用等方面难点及干扰因素,综合梳理了过去30 a PC遥感反演研究的发展历程和趋势,以期理解国内外相关研究的新思路...     

用偏最小二乘法反演二类水体的水色要素

简要介绍了偏最小二乘法的原理、算法及优点。将该方法应用于黄海和南海二类水体光谱的水色要素反演,交叉检验结果表明反演精度高,预报相对误差不超过38％。该方法应用于加有5％随机噪声的人工合成光谱的水色要素反演,结果表明模型的稳健性强,预报相对误差不超过5％。研究结果表明,偏最小二乘法适合于处理变量多样本数又少的问题,适合于从二类水体光谱中提取水色要素信息。     

Sentinel-3 OLCI数据的内陆湖泊有机悬浮物浓度遥感估算

有机悬浮物OSM (Organic Suspended Matter)是湖泊有机碳库的重要组成成分,对研究湖泊生态环境和初级生产力具有重要意义.本研究以太湖、巢湖、涌湖、小兴凯湖、滇池、洪泽湖、呼伦湖和南漪湖8个内陆湖泊为研究区,发展了适合内陆水体的有机悬浮物浓度遥感估算方法.基于B6、B7波段的斜率和B10、B11波...     

Estimating dissolved organic carbon concentration in turbid coastal waters using optical remote sensing observations

Dissolved Organic Carbon (DOC) is an important component in the global carbon cycle. It also plays an important role in influencing the coastal ocean biogeochemical (BGC) cycles and light environment. Studies focussing on DOC dynamics in coastal waters are data constrained due to the high costs associated with in situ water sampling campaigns. Satellite optical remote sensing has the potential to provide continuous, cost-effective DOC estimates. In this study we used a bio-optics dataset collected in turbid coastal waters of Moreton Bay (MB), Australia, during 2011 to develop a remote sensing algorithm to estimate DOC. This dataset includes data from flood and non-flood conditions. In MB, DOC concentration varied over a wide range (20–520 μM C) and had a good correlation (R² = 0.78) with absorption due to coloured dissolved organic matter (CDOM) and remote sensing reflectance. Using this data set we developed an empirical algorithm to derive DOC concentrations from the ratio of R_rs(412)/R_rs(488) and tested it with independent datasets. In this study, we demonstrate the ability to estimate DOC using remotely sensed optical observations in turbid coastal waters.     

南海水色遥感的主因子分析

分析了叶绿素、黄色物质和无机悬浮颗粒等要素对海水光谱反射率的贡献,并由这些要素的光学特性正演光谱反射率,与实测结果符合较好。在此基础上,利用主成分分析方法,通过对光谱反射率数据的特征向量变换和主因子回归,建立了反演南海海水叶绿素和溶解有机碳的遥感算法。与实测结果的比较表明,叶绿素和溶解有机碳的相对误差分别达１７５％和３７４％。     

基于CHRIS数据的三峡坝区水体叶绿素浓度遥感监测

本文探讨利用新一代微卫星遥感数据CHRIS/PROBA定量反演三峡坝区叶绿素(Chl)浓度的方法。首先对CHRIS/PROBA高光谱影像进行去条带、几何校正、辐射校正、大气校正等预处理,得到水体像元的遥感反射率;然后结合三峡坝区水质,分析了悬浮物对叶绿素浓度反演的影响,采用半经验回归方法建立了叶绿素浓度反演算法;最后在对算法验证的基础上,将模型应用到经过一系列预处理的影像中,得到三峡坝区叶绿素浓度的遥感反演结果,并对反演结果进行了分析。分析表明,CHRIS/PROBA影像在三峡坝区水质的遥感监测中是可用的,且反演结果精度较高。     

湖泊营养状态遥感评价及其表征参数反演算法研究进展

湖泊富营养化由于其可导致藻类水华暴发,引发生态系统灾变和饮用水风险,是中国乃至全球湖泊面临的主要生态环境问题.湖泊营养状态精准、实时、大范围的同步监测是准确掌握湖泊水环境变化特征,开展富营养化成因分析、评价评估、治理修复和管理考核的重要基石.相比地面调查的传统手段,遥感具有快速、大范围、周期性等优点,已经广泛应用于叶绿...     

基于高光谱曲线峰度、偏度的植被叶绿素含量反演模型研究

本文分析了高光谱反射率及红边位置与叶片绿度的相关性,建立了基于敏感波段和红边位置的叶绿素估算模型。通过对不同叶绿素含量高光谱曲线特征的分析,提出了基于高光谱曲线峰度和偏度的叶绿素估算新思路,并分别建立基于原始光谱560-760nm波段和一阶导数光谱660-760nm波段对应峰度、偏度的叶绿素反演模型。结果表明,法国梧桐、无花果和白毛杨基于敏感波段的叶绿素含量反演模型的拟合度,与传统估算模型相比,本文提出的新估算模型可以明显提高高光谱反演叶绿素含量的能力。