基于Landsat8数据的舟山群岛海域悬浮泥沙浓度遥感研究

文章利用舟山近岸海域实测水体光谱及泥沙浓度数据,分析光谱反射率与悬浮泥沙浓度的相关性,并结合Landsat8遥感数据进行该海域的悬浮泥沙浓度遥感反演。研究表明：随着水体悬浮泥沙浓度的增加,各波段的反射率相应增加,且不同波段的增幅有明显不同,水体光谱曲线存在“双峰”现象;Landsat8遥感数据的波段4与波段3的比值与悬浮泥沙浓度的相关性较好;舟山群岛海域总体处于高泥沙浓度的状态,岛屿近岸悬浮泥沙浓度明显高于开阔水域,岛屿周围的悬浮泥沙浓度呈现“西高东低”的格局;一元二次方程模型（二次模型）对舟山海域水体的悬浮泥沙浓度反演精度较其他模型（线性模型,对数模型,指数模型,幂指数模型）高;Landsat8遥感数据可用于舟山海域悬浮泥沙浓度的监测。本研究成果能为近岸海域港口建设、航道安全、环境监测等研究提供数据支持。     

蒙特卡洛方法模拟黄东海区水体光学特性的技术研究

基于海洋光学辐射传输原理,采用蒙特卡洛方法,建立水体光学特性的正演模型,该模型可以利用水体的固有光学特性作为输入,模拟水体的表观光学特性。文中将其应用在我国近岸海域,利用本模型与2003年春季黄东海区的实测数据进行模拟,并对模拟所得遥感反射率光谱的谱型和数值与实测数据进行对比分析,结果表明:模型给出的遥感反射率的模拟结果与实测数据谱型一致,符合我国近岸二类水体的典型光谱,并且数值偏差能够控制在20%以内,为今后进一步研究我国近岸水体光学特性打下基础。     

江苏近岸海域HJ CCD影像悬浮泥沙遥感反演

基于2012~2014年期间江苏近岸海域实测遥感反射率、悬浮泥沙浓度及HJ CCD数据,建立该海域HJ CCD影像悬浮泥沙遥感反演模型。通过研究水体实测反射光谱特征,确定对悬浮泥沙浓度变化的敏感波段,并与悬浮泥沙浓度进行函数拟合分析。结果表明:将HJ CCD Band3的等效遥感反射率、HJ CCD Band3与Band2等效遥感反射率的比值分别作为敏感因子,并采用对数函数模拟低值区、指数函数模拟高值区获得的叠加模型表现最为突出。通过卫星应用发现,第2、3波段比值模型的遥感反演结果与实际情况相符,可有效削弱大气校正、表观反射率到遥感反射率的转换方法以及HJ CCD辐射分辨率较低等一系列问题的干扰,为江苏近岸海域HJ CCD悬浮泥沙遥感反演的最优模型。     

基于GF-WFV的厦门海域水体悬浮物浓度反演

为利用遥感技术快速、及时的掌握厦门近岸海域水体中悬浮颗粒物的总体分布情况,现场测量了厦门海域水体的下行入射辐射、天空光以及经过水气界面后反射回的辐射,计算了该海域水体表面的离水辐射获得了水体表面以上遥感反射率;同时采集了与光谱信息同步的水体样品,并分析了水体中的悬浮颗粒物质量浓度,获取了对应站位的水体反射波谱曲线和采集样品的浓度数据.通过研究不同站位水体的反射光谱数据,依据GF-WFV波段设置,对现场实测的光谱数据进行了拟合,并创建了基于GF-WFV拟合波段的悬浮颗粒物浓度经验反演算法.通过研究发现拟合(Rrs3+Rrs4)/Rrs2(其中Rrs1、Rrs2、Rrs3、Rrs4分别是GF-WFV第1、2、3、4波段的遥感反射率)同实测水体悬浮颗粒物质量浓度之间的决定系数为0.655,依据研究得出的反演算法反演该海域水体悬浮颗粒物质量浓度,其均方根误差为11.03 mg/dm3,相对误差为8.40 mg/dm3.利用同步的GF-WFV遥感数据对厦门近岸水体中总悬浮颗粒物质量浓度进行了研究,获取了研究区水体悬浮颗粒物的空间分布情况,结果表明GF-WFV遥感数据能很好的反映厦门近岸水体悬浮颗粒物浓度分布状况.     

基于WorldView-2的冰面水体增强指数构建及精细化提取

冰面水体是冰盖物质平衡的重要组成部分,在全球气候及环境变化研究中发挥着重要的作用。本文以格陵兰岛北部为研究区,选取该区域消融期内不同时相的WorldView-2影像,统计分析区域内典型地物光谱特性,构建了针对冰面水体的归一化水体增强指数NEWI (Normalized Enhanced Water Index);依据影像上地物分布规律和直方图图形特征,定位冰雪混合物和冰面水体边缘地带灰度值相似的模糊区域,增强区域间地物对比度,提取出冰面水体的精细范围。实验结果表明,本研究所构建的指数有效凸显了冰面水体与非水体的反射率差异。与常用的水体指数NDWI等相比,冰川环境下,本文指数在提高区分度方面优势明显。通过精度评价可知,本文方法所提取出的冰面水体精细化程度高、提取结果完整、错误率低。本研究对冰面水体信息增强及精细化提取具有重要指导意义。     

东印度洋南部海域遥感反射率光谱特征研究:不同观测方法及数据处理方法的对比

利用2016年秋季现场观测数据,开展了东印度洋南部海域水体遥感反射率光谱特征研究,分析了不同方法(剖面法、水面之上法)测量结果之间的差异,以及两种水面之上数据处理方法结果的差异。研究发现:(1)东印度洋南部海域的遥感反射率随波长单调下降,具备清洁大洋水体的典型光谱特征,在光谱形状和量值等方面均与研究区历史观测数据具有较好的一致性;(2)与剖面法得到的遥感反射率光谱相比,水面之上法的测量结果总体偏大,二者的相对偏差在离水辐射较强的蓝光波段(412~490 nm)为15%~25%,在离水辐射较弱的绿光波段(555 nm)为47%~61%;(3)不同的水面之上数据处理方法引起的遥感反射率相对偏差在蓝光波段是4%~7%,在绿光波段是11%。分析了不同测量方法、数据处理方法所得结果存在差异的原因。     

基于WorldView-2的冰面水体增强指数构建及精细化提取（英文）

冰面水体是冰盖物质平衡的重要组成部分,在全球气候及环境变化研究中发挥着重要的作用。本文以格陵兰岛北部为研究区,选取该研究区消融期内不同时相的World View-2影像,对区域内典型地物统计分析其光谱特性,构建了针对冰面水体的归一化水体增强指数NEWI(Normalized Enhanced Water Index)。依据影像上地物分布规律和直方图图形特征,对冰雪混合物和冰面水体边缘地带灰度值相似的模糊区域定位,增强区域间地物对比度,提取出冰面水体的精细范围。实验结果表明,本研究所提出的指数有效凸显了冰面水体与非水体的反射率差异,与常用的水体指数NDWI等相比,在冰川环境下,提高区分度方面优势明显。通过精度评价可知,本文方法所提取出的冰面水体精细化程度高,提取结果完整,错误率低。本研究对冰面水体信息增强及精细化提取具有重要参考价值。     

渤海和北黄海水色光谱的特征分析

我国的主要海域包括渤海、黄海、东海的大部分和南海的近岸部分都属于二类水体,这些海域的光学特征极为复杂。针对不同海域的海洋光学特征进行研究,对于反演二类水体叶绿素、悬浮泥沙和黄色物质的浓度具有非常重要的意义。本文利用渤海和北黄海海域2002年11月至2003年8月的水色调查数据,对调查海区的水色光谱的特征进行了研究和分析。结果显示调查海区的水色光谱类型主要分为4个类型：类型的主要特点是光谱峰值位于570nm,谱峰比较窄,随波长远离谱峰波段,遥感反射率迅速减小,主要分布海域为渤海湾、莱州湾及辽东湾。类型2的光谱峰值位于550nm左右,谱峰比较宽,随波长增大,遥感反射率迅速减小,主要分布在渤海中部海区。类型3光谱峰值位于500—550nm范围内,440nm存在极小值,主要分布在渤海海峡和渤海中北部的一块海域。类型4类似于大洋一类水体的水色光谱,其特点是在可见光波段内,随波长增大,遥感反射率逐渐减小,主要分布在渤海海峡以外、远离海岸的北黄海海域。     

海岸带水体光学影像图谱特征分析

影像图谱特征包括光谱特征和图型结构特征两个方面。基于Landsat 8,GF-1,ZY-3和SPOT-5等光学卫星遥感影像,本研究分析了河流/沟渠、水库、湖泊/坑塘、盐田、养殖区和近岸海域等海岸带水体的影像图谱特征,结果表明:不同类型海岸带水体的光谱特征很相似,但它们的图型结构特征差别较大,结合两者则可较容易地提取出各类海岸带水体信息。研究结果可为海岸带区域的水体遥感监测提供技术支撑,进而服务于海岸带资源环境综合调查。     

基于Sentinel-2影像的围海养殖信息提取

为了能够利用遥感图像快速准确地提取围海养殖矢量信息,本文选取养殖水体、堤坝及育苗室等交错分布的海参围海养殖区域作为研究区域,根据研究区域Sentinel-2遥感影像的光谱特征,选用归一化差异水体指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）、改进归一化差异水体指数（Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI）和增强水体指数（Enhanced Water Index,EWI）三类水体指数,分别进行提取实验,利用同时期高空间分辨率的高分二号卫星（GF-2）影像作为参考,验证不同方法的提取精度,精度评价结果表明：相较MNDWI和EWI两类水体指数,NDWI的分类精度更高,且利用NDWI提取研究区域的围海养殖信息的效果更好,所以该方法可在养殖区域的动态监测和规划管理中发挥数据支撑作用。