Comparison of Methods for Determining the Water Leaving Remote Sensing Reflectance from Hyper-TSRB Data

比较了3种由Hyper-TSRB数据估算海面遥感反射比(Rn)的方法,这3种方法分别为:prosoft、优化方法和经验方法.用于比较的现场测量数据为SeaBASS数据中193个站位的水中向上辐亮度(Lu(z))及向下辐照度(Ed(z))的剖面数.比较结果显示,3种方法对于较清的水体都有很高的精度,对于混浊的水体,优化方法和经验方法都有较高的精度,其中经验方法的性能稍优于优化方法,而prosoft方法精度较差,可达50％.     

基于二维经验模态多波束测深插值算法比较

针对多波束水深数据非线性、非平稳性的特点,尝试将二维经验模态分解方法(BEMD)引入到多波束水深数据处理中,考虑不同包络面插值方法对二维经验模态分解结果的影响,比较了几种不同插值方法对于包络面插值精度以及筛分的标准偏差结果影响,并经过实测多波束水深数据的实验验证与分析,总结出适合应用于多波束水深数据二维经验模态分解方法的包络面插值方法。     

近岸水体异源遥感反射率产品的融合方法研究

数据融合能够综合利用多源遥感数据优势,获取高空间分辨率和高测量精度的遥感影像,对于近岸水体生态环境监测和灾害预警均具有重要意义。但目前使用的数据融合方法多是针对内陆水体或大洋水体的,其在近岸水体的适用性仍需进一步评估,因而本文开展了近岸水体遥感数据融合方法的对比研究。本文以高空间分辨率的Sentinel-2 MSI影像和中等空间分辨率的Sentinel-3 OLCI影像为数据源,分别开展了基于小波变换（WTBF）、生物光学模型（BOBF）和混合像元分解（IUBF）三种方法的数据融合实验,并在此基础上借助现场实测遥感反射率（Remote-sensing Reflectance,Rrs）数据与融合影像对应点的平均相对误差（MRE）、均方根误差（RMSE）、偏差（bias）和平均梯度对各种方法的融合数据质量和区域适用性进行了评估。结果表明：（1） OLCI的Rrs数据精度高于MSI。其中MSI在443 nm、560 nm和665 nm三个波段的MRE、RMSE均高于OLCI,表明MSI的Rrs精度相对OLCI较低;目视效果和平均梯度表明MSI的清晰度高于OLCI。（2） BOBF是三种方法中...     

基于决策级数据融合的CHRIS 高光谱图像分类方法研究

本文选取8种常用的遥感图像监督分类方法,综合利用多数投票方法与先验分类概率信息,设计了3组决策级融合分类策略,在应用地物丰富的黄河口湿地CHRIS高光谱图像数据进行分类实验的基础上,开展了不同融合策略决策分类结果的比较研究,分析了融合策略对高光谱图像总体分类精度以及不同地物分类精度的影响。结果表明:(1)3组决策级融合策略总体分类精度均大于85%,Kappa系数都优于0.77,较8种单分类器均有提高,表明决策级融合是利用已有分类器资源、提升高光谱图像分类精度的一种途径;(2)策略3的分类表现最好,即维持最小虚警率的前提下降低错分可以提高分类精度,其中芦苇、滩涂地物同时保持了很高的生产者精度和用户精度,均接近90%,水体在保持较高用户精度的情形下生产者精度有大幅提升,增幅达11%;(3)每组策略综合考虑生产者精度和用户精度的情形下分类精度最高,较仅考虑生产者精度或用户精度的情形提升了1~2个百分点,表明设计算法时应同时考虑减少错分和漏分的情况。     

数据融合下的短期潮位预报测试及分析

针对短期验潮数据分析难度大、预报精度低的问题,设计了一种基于数据融合技术的短期潮位预报方法,利用扩展卡尔曼滤波(EKF),将通用的潮汐模型计算水位融合到调和预报模型之中,生成精度更高的融合预报值.数据测试表明,对于3天的验潮数据,EKF方法至少对向后5天的预报有效,融合值较两种源数据的平均优化度分别为33％和60％;对...     

由TSRB辐射计数据估算海面离水辐亮度的经验方法

为建立基于经验统计的TSRB辐射计数据估算离水辐亮度的方法,利用SeaBASS数据库中640多个现场测量的辐亮度和辐照度光谱剖面数据,建立向上辐亮度衰减系数K_(lu)的经验算法.此算法为幂指数形式,输入变量为水下0.65 m的向上辐亮度(490 nm)与海面上向下的辐照度(555 nm或665 nm)之比(即为TSRB直接测量的两个参数).当水体较清时,输入为蓝绿波段之比,当水混浊时,采用蓝红波段之比.获得了K_(lu)后,海面以上的辐亮度(离水辐亮度)由z=0.65 m处的辐亮度外推获得.初步的检验结果表明,该方法对一类和二类水域都有很好性能,且算法实现简单,运行速度快.     

合成孔径雷达影像几何处理方法对比实验研究

合成孔径雷达(SAR)由于其全天候、全天时的工作能力,成为近几年来摄影测量与遥感领域的研究热点。概述了合成孔径雷达影像的三种几何处理方法:多项式法、多项式正射纠正法及距离-多普勒方法,对以上三种方法的算法进行了描述;并基于C 程序进行了计算机实现。利用ERS-2数据和RADARSAT数据进行了实验,并对实验结果进行了比较,结果表明:多项式正射纠正方法和距离-多普勒方法纠图精度较高,且纠图精度相差不大;而多项式法在山区纠图精度相对较差。     

水体透明度遥感反演算法研究进展

水体透明度(Secchi Disk depth,SDD)是水环境监测的重要参数,遥感技术对于监测水体透明度具有重要的应用前景。本文旨在分类和比较当前用于监测水体透明度的算法,并提出未来研究的方向,以推动水环境监测技术的进一步发展。文章对目前检索水体透明度的算法进行分类和比较。其中,经验算法、半分析算法和机器学习算法是目前研究的主要方向。通过分析算法特性和优缺点,提出未来研究的重点和方向。经验算法基于透明度与光谱数据、叶绿素a浓度等的相关性,半分析算法基于水下能见度理论,机器学习算法则基于更优的数据特征学习能力。不同算法具有各自的适用范围和限制。未来的研究应该着重于整合多源遥感数据,改进QAA (quasi-analytical-algorithm),深入分析光学参数与水体透明度的关系,将机器学习算法应用到水体透明度模型的建立中,以建立具有高精度、适用性广的反演模型。     

主成分分析与人工神经网络相结合反演一类水体叶绿素-a浓度

为了有效利用不同波段的光谱数据,改善反演一类水体叶绿素-a浓度的精度,文中提出了一种将主成分分析与BP神经网络相结合的反演方法。该方法利用主成分分析法对原输入空间进行重构,实现光谱数据压缩;利用BP神经网络实现压缩光谱数据与叶绿素-a浓度的自适应非线性映射。SeaBAM数据的实验研究表明,提出的方法与二次和三次经验算法相比,更具有普适性,且反演精度有所改善。     

基于GOCI数据渤海湾叶绿素浓度反演算法的比较（英文）

渤海湾水体交换能力差,自净能力低,每年都要接纳大量的陆源污染物,叶绿素浓度的遥感估算对研究渤海湾海洋赤潮,监测海洋水体水质有重要作用,选择最佳算法反演叶绿素浓度有利于提高反演的精度。本文使用渤海湾的现场测量数据及GOCI遥感反射率数据,利用荧光线高度法、OC3算法、蓝绿波段比值法和近红-红波段比值法建立叶绿素浓度反演模型,并利用实测数据进行算法验证,通过比较各算法的拟合效果和验证结果,对各算法模型进行了评价。结果显示,不同的反演方法准确性有明显差别,荧光线高度法的拟合和反演效果为最佳,而近红-红波段比值法的反演效果最差,OC3算法与蓝绿波段比值法的拟合和反演效果基本相似。     

水体颗粒后向散射系数测量一致性对比实验研究

颗粒后向散射系数是水体最重要的固有光学参量之一,也是海洋水色卫星遥感的核心参数。现场准确测量水体颗粒后向散射数据,对于水色遥感模型构建以及水色遥感产品真实性检验至关重要。本文针对常用的3种水体颗粒后向散射系数原位测量仪(HydroScat6,VSF3和BB9),通过比测实验,对三者测量结果的一致性进行了比较分析。结果表明,在清洁水体中3种仪器对颗粒后向散射系数测量具有较好的一致性;但在浑浊水体中,HydroScat6和BB9测量值会比VSF3高,三者偏差显著增大。同时,数值模拟和实验结果均表明,颗粒形状会对测量结果产生影响,3种仪器对球形颗粒的后向散射系数测量结果的一致性显著好于野外颗粒结果。     

基于GOCI的浑浊水体上空气溶胶光学性质的反演算法（英文）

针对海岸带浑浊水体,提出了一种基于GOCI的更精确的气溶胶光学性质反演算法。这种新算法利用支持向量机(SVM)的方法分离由于浮游植物、悬浮物质及有色溶解性有机物(CDOM)产生的干扰信号,同时采用辐射传输模型(RTM)模拟辐射传输过程。这种新反演算法能够同时反演气溶胶光学厚度(AOD)及气溶胶类别。研究中对2014-2015年夏季浑浊水体上空气溶胶进行反演。反演结果与同步的AERONET实测数据及GOCI观测数据进行对比用于评估这种新方法的反演精度,结果表明在黄海浑浊水体上空这种新的反演算法比GOCI的AOD业务产品有更好的精度。     

浒苔水体光谱特征参量时间序列数据拟合研究

开展时间序列浒苔水体光谱特征参量的拟合研究可为寻求最佳拟合方法,从而对进一步开展大尺度的高光谱高空间高时间分辨率遥感动态实时监测具有重要的参考价值。在实验室培养3种不同浓度的浒苔水体,用ASD光谱仪测定并获取浒苔水体的时间序列反射光谱,基于反射光谱定量提取光谱特征参量,构建时间序列数据;应用曲线拟合和时间序列ARMA模型开展浒苔水体光谱特征参量的时间序列拟合研究。结果表明:应用二阶或三阶多项式和ARMA模型可较高精度地拟合浒苔水体的光谱特征参量;但时间序列ARMA模型比多项式拟合模型更能反映浒苔水体光谱特征参量的时间序列数据的分布和变动特性。该研究可为浒苔灾害动态监测业务化运行部门提供浒苔光谱数据,同时也为光谱数据的处理和分析提供一种新的方法。     

水深可见光遥感方法研究进展

水深测量对于水利、航运、近海工程等具有重要作用。在总结国内外水体遥感测深主要方法和研究进展的基础上,对水深遥感反演中各类模型存在的问题进行了讨论。结果表明:理论解译模型模拟了光在水体内的辐射传输过程,水深反演精度较高,但模型计算需要大量的水体光学参数且计算过程烦琐;半理论半经验模型对理论解译模型进行了简化,所需水体光学参数少且具有较好的精度而被广为应用;统计相关模型通过直接建立遥感图像光谱值和实测水深之间的相关关系而获得水深数据,且计算相对简单,但由于实测水深值与遥感图像光谱值的事实相关性无法保证,使采用该类模型反演的水深结果有时并不理想。提高水深遥感反演精度,必须进一步加强遥感器研究,充分考虑水体中的溶解、悬浮物质等信息干扰,科学构建水深模型和大气校正模型。     

太湖水体浮游植物光谱吸收系数参数化模型研究

针对太湖水域特有藻种组成的浮游植物光谱吸收系数,利用实测数据对Ciotti光谱吸收系数模型进行改进和演化,得到新的基于藻类粒径组成(模型3)和种类组成(模型4)的太湖水体浮游植物光谱吸收系数模型。对模型进行比较发现,模型3和模型4能够较好地模拟太湖水体浮游植物的光谱吸收系数,分别适用于中、低和高叶绿素质量浓度的太湖水体浮游植物的光谱吸收系数的拟合。     

HJ-1A星辐射定标及近海水体大气校正的精度验证

以应用HJ-1A星数据进行近海水体定量反演为目的,对HJ-1A星CCD的星上定标系数的精度进行验证,并基于Landsat-5TM数据对其进行交叉定标。在此基础上反演近海水体的反射率,将反演结果与实测水体反射率进行比较发现:对HJ-1A星CCD数据进行交叉定标能在一定程度上能提高近海水体反射率反演的精度。结果表明,HJ-1A星CCD影像的星上定标系数不够精确,在利用该数据进行近海水体的定量反演研究时,需要利用交叉定标对星上定标参数进行修正。     

基于地物光谱的赤潮优势种识别研究

利用2001年获取的不同优势种赤潮水体的现场光谱数据，处理得到了不同优势种赤潮水体的遥感反射率光谱曲线；在此基础上，发展了基于光谱角度制图法(Spectral Angle Mapping，SAM)和互相关光谱匹配法(Cross Correlogram Spectral Mapping，CCSM)的赤潮优势种识别算法。数据实验结果表明，上述两种方法对于实现基于光谱数据的赤潮优势种识别是基本有效的，且CCSM方法的识别结果略优于SAM方法。进一步提高上述方法的适用性在于大量获取不同优势种赤潮的光谱数据并建立赤潮光谱数据库。     

黄河河流水体二氧化碳分压及其影响因素分析

根据2003年秋季黄河河流水体二氧化碳分压(p(CO2))的实测数据，结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料，对河流水体p(CO2)的影响因素进行了探讨。研究结果表明：生物好氧呼吸作用不是影响河流水体p(CO2)的主要因素，黄河河流p(CO2)的高低主要受水体碳酸盐系统的控制。     

基于分析模型的太湖悬浮物浓度遥感监测

悬浮物浓度是水质评价的一项重要指标,利用遥感技术准确获取区域面状水域悬浮物浓度信息,是遥感监测水质参数的一项重要任务。利用地面实测的14个样点的光谱数据,将2004年7月26日太湖TM数据的DN值,校正为遥感反射率,并利用Gordon模型和太湖水体固有光学特性,建立水体反射率模拟的分析模型,模拟水体R(0-),进而利用TM数据反演水体悬浮物浓度,并绘制太湖悬浮物浓度分布图。将悬浮物浓度反演的结果与14个样点的实测结果相比较,其中,有79%的样点的估计精度高于70%,有64%的样点的估计精度高于80%。     

浅海悬沙浓度观测方法的对比研究

在动力和沉积条件复杂的浅海海域获取水-体的悬沙浓度有多种方法,目前较先进的主要是声学和光学浊度测量方法,但均需通过现场采集水样进行浊度标定;水样的分析方法主要有抽滤法和沉淀干燥法。根据2010年3—4月在厦门九龙江口获取的光学(OBS、LISST-100X)和声学(ADCP、ADP和ADV)浊度数据,以及现场同步水样,对这两种获取悬沙浓度的方法进行了比较;2011年2—3月在长江口北支获取水样,分别使用抽滤法和沉淀干燥法获取悬沙浓度数据进行比对分析。结果表明,声学和光学方法都具有较高的精度,在同一观测层位,光学与声学仪器的相对误差均较小;由于声波在水体中传播距离较远,声学方法可获得沿水深的整个剖面的信息,因而比光学仪器具有更高的空间分辨率和测量范围。对比发现,抽滤法获得的悬沙浓度数值略低于沉淀干燥法获得的结果,可能与沉淀干燥法难以洗净盐分有关。