近红外波段二类水体悬浮物生物光学反演模型研究

王晨 | -> | 1204| 1| 0.434919MB |遥感,二类水体,悬浮物浓度,生物光学模型,近红外波段

王晨 王晨 | 文档量 |浏览量33730

摘 要 通过野外高光谱仪对二类混浊水体进行光谱测量, 分析了400~1 200 nm 范围内的水体光谱特性。显示高浓度悬浮物含量对水体总的反射率贡献较大, 在近红外波段处的808 和1 067 nm 存在较为明显的悬浮物反射峰。基于对水体固有光学特性参数在近红外波段范围内的简化条件, 建立了反演悬浮物浓度的生物光学模型经验公式, 并通过与线性和指数反演公式的对比, 进行了模型反演精度评价。分析结果表明, 基于近红外波段的生物光学模型反演精度较高, 可有效地提取二类混浊水体的悬浮物浓度信息。
    遥感技术作为一种水环境调查和监测手段, 具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测等优势, 日益受到人们的重视[1 ] 。通常利用遥感传感器记录的辐射值或光谱反射率估测水质参数有三种方法, 即经验方法、分析方法和半分析方法。经验方法应用简便, 但模型具有很强的区
域性, 通用性较差。分析方法虽然具有较好的物理意义, 但目前其理论基础研究还不完善。随着海洋和湖泊野外光学仪器的发展, 半分析方法被越来越多的应用。其中较为著名的是Gordon 于1975 年提出的水体生物光学模型[2 ] , 它以水色传输机理为基础, 将水体表观光学特性和固有光学特性有机
地结合在一起, 并能够通过独立于遥感影像的野外数据进行校正, 降低了对地面实测数据的依赖度, 因此适合于水质遥感监测[3 ] 。虽然生物光学模型最初起源于一类水体的海洋遥感应用, 但也有不少学者将其成功地应用于二类水体[4-6 ] 。
    然而当前对于这类半分析方法所依赖的二类水体表观光学特性的测量计算方法还不成熟, 数据质量难以保证, 并且缺乏包含各类特征水体的相关数据, 在一定程度上限制了这一方法的广泛应用。此外, 由于天然水体对近红外波段的吸收明显高于对可见光波段的吸收, 几乎吸收了全部的能量[7 ] , 因此大多数的研究工作主要集中于可见光范围内。而对于特定水体, 尤其是高浑浊度水体而言, 则不尽然。针对研究区水体的特点, 本文将光谱分析范围延伸到1 200 nm ,在该范围内的近红外波段处研究水体悬浮物(total suspended matter , TSM) 的光谱特性, 并借助对纯水和各水色物质吸收、散射特性的简化处理, 通过回归分析得到各经验参数,建立反演悬浮物浓度的生物光学模型, 以降低由于水体表观光学特性数据测量计算不精确所带来的模型精度不高的影响。
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