基于半分析模型的波段最优化组合反演混浊太湖水体叶绿素a_周冠华VIP专享VIP免费

JLakesci.(湖泊科学),2008,20(2):153一159htP:/wwjlakes.org.E一mail:jlakes@niglas.ae.en02008byJournalofLakeScienees基于半分析模型的波段最优化组合反演混浊太湖水体叶绿素a’周冠华’,2,柳钦火’,马荣华3,田国良’(l:中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室,北京100101)(2:北京师范大学资源学院,北京一00575)(3:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008)摘要:内陆水体叶绿素a浓度定量反演是水质遥感的热点与难点.本文基于对内陆水体叶绿素a、悬浮物、溶解有机物与水分子的光谱特征分析,从半分析生物光学模型出发,利用太湖实测的水面ASD高光谱遥感数据三波段组合,进行迭代优化,得到与叶绿素浓度密切相关而受悬浮物与黄色物质影响小的最优波段组合模型,反演精度较高,其决定系数和均方根误差分别为0.8358、3816mg/m」,该方法可以有效地反演高浓度悬浮物主导光学特性的水体叶绿素。浓度.关锐词:太湖;高光谱;半分析模型;叶绿素a;组合优化InversionofehloroPhyll一aeoneentrationinturbidwaterofLakeTsihubasedonoPtimizedmulti一sPeCtraleombinationzHouGu汕ual,2,LluQinhuol,MARonghua3&Tl胡ouoliangl(卜及口teK妙Laborato今ofRemotesensingScience,InstituteofRemoteS己ns切g月即方m,lon,chineseAeade恻ofsclences,B时ing100101,PR.China)(2:CollegeofResou祀esScieneesandTeehnold岁,BeijingNOrmalUnive”i今,Be扩功9100875,PR.Ch加a)(3:加可葱ngInsti翻teofGeograPhyandLlmnolO幻,,ChineseAcademyofscienees,腼可ing210008,PR.China)AbatraCt:InversionofPhytoplanktonehloroPhyll一aeoneenrrationofinlandwaterbody15hotsPotanddifieultyprobleminwaterqualityremotesensing.ThisPaPerProvidesamethodtoresolvethisProblem.BasingontheeharaeteristiesPeetralanalysisofehloroPhyll一a,susPendedmatter,ehromatiedissolvedinorganiematterandPurewatermoleeuleininlandwaterbody,thethree一bandmodelwassPeetrallytunedinaeeordwithoPtiealProPertiesofLakeTaihutooPtimizesPeetralbandseombinationforaeeurateehlorophyll一aeoneentrationestimation.TheremarkablelinearrelarionshiPwasestablishedbetweenanalyticallymeasuredehloroPhyll一aeoneentrationandthethree一bandmodel.DePendedonthefavorabletheorybasisofthemodeldeveloPed,thismethodaehievedgoodresultwithhighdeterminationeoefieient08358andlowroot一mean一squareermr(3.8一6mg/m3),汕iehwasprovedtobeanuse加一too一toretrievaleh一orophyl一aeoneentrationinve口tu比id,hype卜eutrophieinlandwaters.Key胃Ords:LakeTaihu;senu一analytiealmodel:hyPersPeetral:ehloroPhyll一a;oPtimumeombination内陆水体水质参数的遥感反演精度制约了内陆水质遥感的实用化与业务化运行,尤其是对于高浓度悬浮物主导光学特性的水体,悬浮物的光学特性掩盖了叶绿素浓度对光谱的响应,使得叶绿素浓度的提取非常困难[l一2].水质参数的估计通常是基于经验或半经验方法,建立遥感测量的离水辐亮度或遥感反射率与实测水质参数之间的相关性.在大洋一类水体中,蓝绿波段比值算法可以满足业务化运行的精度需求[s].国内外许多学者对此进行了研究〔’一6],并取得了较大的进展.二类水体成分浓度范围跨度很大,且成分*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KzCxZ一Yw一313,Kzcx3一SW一338)、国家自然科学基金重点项目(40730525)和国家自然科学基金项目(40671138)联合资助.2007一08一05收稿;2007一10一2收修改稿.周冠华,男,1976年生.博十,讲师:E一mai一:zhouguanhua@163.eom.154J.LOkesci(湖泊科学),20()s,z叹2)复杂多样,悬浮泥沙与黄色物质增多.悬浮泥沙的后向散射与黄色物质的强烈吸收直接影响了水体的光学性质,使得对一类水体有效的反演算法往往在二类水体中失效[3].尤其是对于高叶绿素a浓度的富营养化水体,蓝光信号很弱,基本降至探测极限以下,蓝绿波段比值很小,使蓝绿波段比值算法几乎不可用lvJ.因此,必须基于研究区的水体光谱特征,充分考虑其区域性与季节性的差异,选择受其它物质干扰小而与叶绿素a显著相关的波段组合算法是...