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海岸带浅海水深高光谱遥感反演方法研究

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海岸 浅海 水深 光谱 遥感 反演 方法 研究
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收 稿 日 期 : 2006 - 10 - 09; 修 订 日 期 : 2007 - 04 - 20基 金 项 目 : 江 苏 省 地 质 调 查 研 究 院 委 托 项 目 “ 江 苏 海 岸 水 下 地 形 多 尺 度 遥 感 成 图 关 键 技 术 研 究 ” 资 助 。作 者 简 介 :王 晶 晶 (1981 - ) ,女 ,江 苏 扬 州 人 ,博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 海 岸 带 遥 感 信 息 提 取 、 高 光 谱 定 量 遥 感 研 究 与 应 用 。 63. 带 浅 海 水 深 高 光 谱 遥 感 反 演 方 法 研 究王 晶 晶 1 ,田 庆 久 1, 2(1. 南 京 大 学 国 际 地 球 系 统 科 学 研 究 所 , 江 苏 南 京 210093;2. 中 国 科 学 院 中 国 遥 感 卫 星 地 面 站 重 点 实 验 室 , 北 京 100086)摘 要 :近 红 外 波 段 (760~ 900 射 率 对 水 深 最 为 敏 感 ,通 过 波 段 比 值 方 法 可 以 提 高 与 水 深 的 相 关 性 ,而 711 射 率 一 阶 微 分 值 与 水 深 的 相 关 系 数 高 达 - 0. 87。 对 于 近 岸 混 浊 度 高 的 样 本 ,单 波 段 和 比 值 模 型 反 演 效果 不 好 ,平 均 相 对 误 差 均 高 于 30% ;而 光 谱 微 分 模 型 的 精 度 较 好 ,平 均 相 对 误 差 为 17%。 研 究 结 果 证 明 :水 体 反射 率 的 一 阶 微 分 可 以 有 效 地 削 弱 水 质 变 化 给 水 深 反 演 带 来 的 误 差 。关   键   词 :遥 感 ;水 深 ;海 岸 带 ;微 分 光 谱中 图 分 类 号 :   文 献 标 识 码 : A    文 章 编 号 : 1000 - 0690 (2007) 06 - 0843 - 06海 岸 带 水 深 量 测 是 海 岸 带 科 学 研 究 的 基 础 与依 据 ,遥 感 在 海 岸 带 地 形 变 化 动 态 监 测 、 土 地 利 用等 方 面 已 取 得 一 定 的 研 究 成 果 [ 1~ 6 ]。从 20世 纪 60年 代 末 开 始 ,国 外 学 者 在 水 深 遥感 研 究 方 面 做 了 不 少 探 索 。 7 ]在 假 设 研 究 区海 底 底 质 反 射 一 致 及 水 体 衰 减 系 数 相 同 前 提 下 ,利用 单 波 段 模 型 进 行 水 深 反 演 。 8 ]提 出 用 波段 比 值 法 消 除 不 同 海 底 底 质 反 射 和 水 体 衰 减 系 数的 影 响 。 Sp 9 ]基 于 双 向 流 辐 射 传 输 模 式 提 出几 种 水 深 反 演 算 法 和 底 质 组 成 算 法 。 J 10 ]提 出基 于 水 体 后 向 散 射 的 水 深 反 演 模 型 ,适 用 于 深 水 和水 质 较 混 浊 水 域 。 V 11 ]指 出 受 悬 浮 物质 散 射 作 用 影 响 , 波 段 ( 770~ 800 最适 合 作 为 水 深 反 演 波 段 。 12 ]发 现 距 离河 口 远 近 不 同 引 起 的 水 体 混 浊 度 变 化 带 来 反 演 水深 的 误 差 ,引 入 混 浊 度 影 响 因 子 ( 模 型 进 行校 正 。 平 仲 良 [ 13 ]从 海 水 的 透 射 率 、 后 向 散 射 系 数 、海 底 反 射 率 与 海 面 反 射 率 间 关 系 ,推 导 遥 感 浅 海 水深 的 理 论 公 式 。 李 铁 芳 [ 14 ]研 究 表 明 水 体 衰 减 系 数越 大 水 深 分 辨 率 越 大 ,长 波 段 的 衰 减 系 数 比 短 波 段大 ,水 体 中 含 沙 量 增 加 也 会 导 致 衰 减 系 数 增 加 ,提高 水 深 分 辨 率 。 张 鹰 [ 15 ]等 针 对 影 响 水 深 反 演 因 素提 出 “ 水 深 综 合 影 响 因 子 ” 概 念 ,利 用 研 究 成 果 进行 水 下 地 形 和 冲 淤 变 化 分 析 。由 于 水 体 的 光 学 特 性 十 分 复 杂 ,加 之 影 响 遥 感反 演 水 深 的 因 素 很 多 ,还 没 有 统 一 的 定 量 模 式 或 可靠 的 模 型 参 数 。 目 前 水 深 遥 感 研 究 的 重 点 是 去 除或 削 弱 环 境 因 素 影 响 ,提 高 水 深 遥 感 解 译 精 度 。 高光 谱 传 感 器 的 出 现 ,提 高 了 光 谱 分 辨 能 力 ,有 利 于识 别 反 射 信 号 微 弱 的 水 体 信 息 。 地 物 光 谱 仪 作 为实 验 室 与 卫 星 图 象 的 桥 梁 ,在 遥 感 领 域 得 以 应 用 。本 文 利 用 地 物 光 谱 仪 测 量 水 体 反 射 率 ,研 究 水 深 遥感 定 量 反 演 的 方 法 ,比 较 单 波 段 模 型 ,波 段 比 值 模型 以 及 微 分 模 型 在 试 验 区 反 演 的 结 果 和 精 度 。1  理 论 基 础目 前 国 内 外 利 用 遥 感 测 量 浅 海 水 深 的 原 理 主要 是 利 用 太 阳 光 在 水 体 内 部 的 穿 透 能 力 ,通 过 遥 感器 采 集 水 下 一 定 深 度 范 围 内 信 息 ,再 通 过 信 息 处 理方 法 分 离 出 水 体 厚 度 信 息 。 光 波 穿 透 大 气 后 到 达水 体 表 面 ,其 中 一 部 分 能 量 在 水 气 交 界 面 处 产 生 反射 ,返 回 大 气 中 ,其 中 绝 大 部 分 能 量 经 水 面 折 射 进入 水 体 ,由 于 水 体 的 吸 收 和 散 射 ,光 波 在 传 播 过 程中 不 断 衰 减 ,同 时 一 部 分 散 射 光 将 被 反 射 空 气 中 ,很 少 一 部 分 光 到 达 水 底 ,被 水 底 反 射 后 也 将 返 到 空气 中 ,又 经 大 气 被 传 感 器 接 收 (图 1) [ 16 ]。 图 1中 , 大 气 圈 外 太 阳 光 辐 照 度 ; 天 空 漫 反 射 照度 ; 大 气 透 射 率 ; 体 中 水 分 子 和 所第 2 7卷 第 6期2 0 0 7年 1 2月                        地   理   科   学                   27  6, 2 0 0 7含 物 质 反 射 率 ; 为 水 体 表 面 反 射 率 ; 体有 效 反 射 率 (不 包 括 ) ; 水 底 反 射 率 ; 大 气 路 径 辐 射 (后 向 散 射 ) ; 大 气 传 输 后 目 标物 辐 射 值 ; 传 感 器 接 收 到 的 辐 射 值 。 传 感 器接 收 到 的 光 辐 射 能 量 可 表 示 成 : 1)式 中 , 以 通 过 大 气 校 正 消 除 ,传 感 器 上 反 映 的水 深 信 息 主 要 来 自 ( Lw s ) ( Rw s ) (2)I = θ 3)式 中 , 离 水 辐 射 率 , Lw 表 面 的 辐 射 率 。 (4)式 中 , 水 底 辐 射 率 , 水 体 内 部 物 质 后 向 散射 的 辐 射 率 。 所 以 可 得 : Lw s ) (5)式 (5)表 明 , 要 包 含 水 体 中 三 种 信 息 : ( 1)水体 表 面 直 接 反 射 的 辐 射 能 量 Lw s; ( 2)水 体 后 向 散射 辐 射 能 量 (3)水 底 反 射 辐 射 能 量 1  光 波 在 大 气 和 水 体 中 传 播 示 意 图1  p of in 表 面 直 接 反 射 的 光 信 息 量 与 水 体 表 面 状况 有 关 ,与 水 深 无 关 。 水 体 清 澈 且 浅 ,不 考 虑 大 气作 用 ,传 感 器 接 收 的 光 信 息 量 主 要 与 水 深 、 波 长 衰减 系 数 及 水 体 反 射 率 有 关 。 如 水 体 中 含 有 悬 浮 物质 或 其 他 可 以 散 射 光 信 号 的 物 质 ,传 感 器 接 收 到 的信 号 与 这 些 物 质 浓 度 及 前 面 分 析 的 其 他 因 素 有 关 。本 文 基 于 光 辐 射 在 水 体 中 的 传 输 过 程 和 衰 减特 性 ,针 对 试 验 区 水 体 情 况 进 行 假 设 分 析 ,比 较 单波 段 、 波 段 比 值 及 微 分 模 型 反 演 江 苏 海 岸 带 浅 海 水深 的 精 度 。2  模 型 方 法2. 1  单 波 段 模 型单 波 段 模 型 又 称 简 单 衰 减 模 型 ,根 据 7 ]简 单 反 射 模 型 ,波 段 感 器 接 收 的 信 号 表 达为 :L i = ki rB i - κ i (6)式 中 , L i 是 波 段 辐 射 率 , 水 的 辐 射 率 ; 一 个 常 量 ,由 太 阳 辐 照 度 、 水 体 和 大 气 透 过 率决 定 ; rB 底 反 射 率 ;κ i 是 水 体 有 效 衰 减 系 数 ; 过 水 体 的 路 径 长 度 的 几 何 因 子 ; 深 。Z = (1 /κ i f) { i - i - } (7)假 设 区 域 内 水 底 均 质 、 水 质 均 一 ,水 底 反 射 率 及 水体 衰 减 系 数 为 常 数 ,定 义 △ V i =L i - 式 (7)表 达为 :Z = A V i + B (8)该 方 程 可 通 过 简 单 回 归 分 析 求 得 方 程 系 数解 ,得 到 水 深 简 单 的 衰 减 方 程 式 。 实 际 情 况 中 难 有这 样 的 条 件 ,因 而 单 波 段 反 演 水 深 方 法 在 水 质 及 水底 变 化 大 区 域 会 有 较 大 误 差 。2. 2  波 段 比 值 模 型波 段 比 值 模 型 是 在 单 波 段 模 型 基 础 上 发 展 起来 的 另 一 模 型 。 研 究 表 明 ,虽 然 水 体 衰 减 系 数 和 水底 反 射 率 值 随 水 体 类 型 和 底 质 种 类 不 同 有 很 大 差异 ,但 通 过 两 个 波 段 比 值 可 以 在 一 定 程 度 上 消 除 这种 差 异 [ 8 ]。 假 设 存 在 两 个 波 段 ,对 不 同 底 质 类 型 ,这 两 个 波 段 各 种 底 质 反 射 率 比 值 不 变 (底 质 类 型A、 B … … ) ,即 : = … = c (9)根 据 公 式 (6)可 以 得 到 :L i - j - rB j (κ j) Z (10)如 果 rB i / rB 常 数 ,同 时 两 波 段 衰 减 系 数 的 差 值(κ i - κ j )对 不 同 类 型 的 水 体 基 本 保 持 恒 定 。 定 义△ V i =L i - 这 样 ,用 两 个 波 段 的 比 值 模 型 就 可以 求 出 水 深 ,方 程 如 下 :Z = A △ V i△ + B (11)该 方 法 优 点 是 在 一 定 程 度 上 消 除 水 质 不 均 引起 的 水 体 衰 减 系 数 不 同 和 由 于 水 底 底 质 差 异 引 起的 水 底 反 射 率 不 同 的 影 响 。 但 是 ,如 果 底 质 组 成 和水 质 相 差 很 大 ,很 难 找 到 一 对 同 时 满 足 两 个 假 设 条件 的 波 长 。2. 3  光 谱 微 分 模 型单 波 段 和 波 段 比 值 模 型 主 要 基 于 底 质 反 射 模型 的 光 信 号 衰 减 规 律 ,适 用 于 水 体 混 浊 度 小 的 海448                                        地     理     科     学                                     27卷域 。 在 水 体 混 浊 度 高 的 海 域 ,传 感 器 接 受 到 的 信 号主 要 来 自 于 水 体 内 部 悬 浮 物 质 散 射 的 光 信 号 [ 9 ] ,在 这 种 情 况 下 ,根 据 散 射 ,卫星 传 感 器 接 收 到 的 信 号 随 着 水 深 的 增 加 而 增 大 。因 此 ,对 于 水 体 混 浊 度 变 化 较 大 的 海 域 ,采 用 单 波段 和 波 段 比 值 方 法 会 带 来 比 较 大 的 误 差 。光 谱 微 分 技 术 是 高 光 谱 遥 感 中 一 种 常 用 的 技术 手 段 ,它 可 以 用 来 去 除 部 分 线 性 或 接 近 线 性 的 背景 、 噪 声 光 谱 对 目 标 光 谱 的 影 响 [ 17 ]。 18 ]通过 试 验 研 究 认 为 水 体 的 一 阶 微 分 可 以 消 除 水 体 的本 身 反 射 对 光 谱 的 影 响 。 微 分 光 谱 反 映 了 反 射 率随 着 波 长 变 化 的 速 率 [ λ ) / ,表 示 波 长 λ 处的 反 射 率 曲 线 的 倾 斜 度 [ 19 ]。 水 体 的 底 质 反 射 信 号以 及 水 体 中 后 向 散 射 信 号 ,随 着 水 深 的 变 化 在 可 见光 及 近 红 外 波 段 的 变 化 不 是 简 单 的 线 性 变 化 。 一方 面 通 过 光 谱 微 分 技 术 可 以 去 除 线 性 背 景 信 号 的影 响 ,另 一 方 面 以 反 射 率 随 着 波 长 变 化 速 率 的 微 分光 谱 来 反 映 水 深 变 化 ,利 用 高 光 谱 数 据 探 求 水 深 的敏 感 波 段 ,减 小 混 浊 度 变 化 带 来 的 影 响 。3  试 验 方 法 与 数 据 获 取3. 1  试 验 区试 验 区 位 于 江 苏 盐 城 海 域 ,处 于 南 黄 海 辐 射 沙脊 群 区 域 。 研 究 海 域 由 出 露 海 面 以 上 的 沙 洲 、 隐 伏于 海 面 之 下 的 沙 脊 ,以 及 沙 脊 之 间 的 潮 流 深 槽 组成 ,水 下 地 形 复 杂 且 水 深 变 化 迅 速 (图 2)。 本 次 研究 野 外 设 置 20个 采 样 点 ,位 置 分 布 于 120° 55′ ~121° E、 33° ~ 33° 10′ 江 苏 沿 海 海 水 含 沙 量 近岸 高 ,向 海 逐 渐 降 低 ;在 水 深 较 浅 、 地 形 复 杂 的 海 域含 沙 量 高 ,反 之 则 低 [ 20, 21 ]。 1~ 11号 样 本 ,离 岸 线较 远 ,水 深 较 大 ,含 沙 量 偏 低 ,海 水 混 浊 度 较 小 ;12~ 20号 样 本 靠 近 岸 线 ,水 深 较 浅 ,含 沙 量 偏 高 ,海 水 的 混 浊 度 较 大 。3. 2  数 据 采 集2005年 10月 23~ 27日 进 行 了 野 外 水 深 与 光谱 的 采 集 工 作 。 水 深 测 量 采 用 16数 字 化 回声 测 深 仪 ,测 深 范 围 为 0. 3~ 120 m ,测 深 的 精 度 为± 2 0. 1%。 在 水 深 数 据 采 集 的 同 时 ,利 用 光谱 仪 进 行 水 体 表 面 的 光 谱 采 集 。 光 谱 测 量 采 用 美国 司 的 R 光 谱 仪 ,波 长 范围 : 350~ 2 500 长 精 度 : ± 1 谱 分 辨 率350~ 1 050 . 5 1 000~ 2 500 0 场 角 为 25° 。 测 量 在 船 上 进 行 ,利 用 太 阳 光图 2  研 究 区 及 样 本 位 置 图2  of 光 谱 仪 探 头 伸 出 船 体 一 定 距 离 ,避 免 受 到 船 舶自 身 阴 影 影 响 。 探 头 距 离 水 面 1 ,测 量 方 向垂 直 于 水 面 。 每 个 样 点 采 集 5条 光 谱 曲 线 ,去 除 异常 曲 线 和 异 常 样 点 ,将 每 个 样 点 的 曲 线 进 行 平 均 ,减 少 了 由 于 波 浪 、 太 阳 耀 斑 等 对 测 量 影 响 而 产 生 的误 差 。4  结 果 与 分 析本 研 究 获 得 野 外 20个 水 样 的 光 谱 曲 线 以 及 对应 的 水 深 值 (图 3)。 1~ 11号 水 体 样 本 的 光 谱 曲线 在 580 一 个 明 显 的 反 射 峰 ,第 二 反 射 峰在 810 ,反 射 率 低 于 7%。 12~ 20号 水 体样 本 光 谱 曲 线 在 600~ 700 为 一 个 较 平 坦的 反 射 峰 , 810 第 二 反 射 峰 大 于 10%。 比较 1和 13号 水 样 光 谱 曲 线 ,这 两 个 样 点 对 应 的 水深 差 不 多 ,但 水 体 光 谱 反 射 率 曲 线 差 别 很 大 。 13号 样 点 的 反 射 率 在 400~ 1 000 长 范 围 都比 1号 样 点 高 ,尤 其 在 650~ 850 和 近 红 外波 段 。 13号 样 本 离 岸 近 ,水 体 的 混 浊 度 大 ,悬 浮 物质 的 散 射 作 用 较 之 1号 样 本 强 烈 。 由 前 面 分 析 可以 推 断 ,试 验 区 海 水 的 反 射 率 中 ,水 体 内 部 的 散 射一 定 程 度 上 占 有 重 要 的 地 位 ,水 体 的 混 浊 度 变 化 较大 ,各 样 本 处 水 体 内 部 散 射 能 量 不 一 致 。为 了 研 究 单 波 段 的 反 射 率 能 否 来 估 算 水 深 ,对400~ 1 000 率 和 水 深 进 行 相 关 分 析 求 取 相关 系 数 (R ) (图 4)。 反 射 率 和 水 深 主 要 呈 现 负 相关 的 趋 势 ,符 合 水 体 的 出 射 辐 射 率 随 着 水 深 增 大 衰减 的 一 般 规 律 。 其 中 相 关 系 性 最 好 的 位 于 760~900 外 波 段 ,相 关 系 数 的 最 大 值 位 于 830R = - 0. 74)。为 了 和 卫 星 遥 感 数 据 对 照 ,使 模 型 更 具 普 遍 意义 ,将 反 射 率 按 照 器 的 波 段 设 置 进 行 平5486期                           王 晶 晶 等 :海 岸 带 浅 海 水 深 高 光 谱 遥 感 反 演 方 法 研 究                          1~ 20号 水 样 的 水 深 值 (单 位 m )。 1: 8. 93; 2:1. 19; 3: 13. 41; 4: 15. 1; 5: 19. 43; 6: 21. 53; 7:22. 67; 8: 17. 63; 9: 19. 55; 10: 14. 74; 11: 9. 88;12: 10. 2; 13: 8. 99; 14: 7. 52; 15: 6. 37; 16: 5. 32;17: 4. 79; 18: 4. 24; 19: 3. 53; 20: 3. 01图 3  不 同 水 深 水 体 的 反 射 率 光 谱 曲 线 图3  of   水 深 和 各 波 段 反 射 率 的 相 关 系 数 图4  ) th 分 别 计 算 可 见 光 近 红 外 6个 波 段 的 反 射 率 和 水深 的 相 关 关 系 ,其 中 对 应 反 射 率 与 水 深的 相 关 关 系 最 好 ,相 关 系 数 为 - 0. 73。 以 射 率 依 据 公 式 (8) ,基 于 最 小 二 乘 法 建 立 水 深单 波 段 模 型 。波 段 比 值 可 以 在 一 定 程 度 消 除 背 景 的 影 响 ,分别 将 按 照 设 置 的 可 见 光 和 近 红 外 6个 波段 的 反 射 率 分 别 进 行 比 值 运 算 ,然 后 与 水 深 进 行 相关 分 析 。 结 果 显 示 对 水 深 最 敏 感 ,相 关 系 数 为 - 0. 81。 以 作 为 因 子 ,根 据 公 式 (11) ,基 于 最 小 二 乘 法 建 立 水 深 波 段 比值 模 型 。对 20个 水 样 光 谱 反 射 率 进 行 平 滑 处 理 后 ,分别 计 算 各 样 本 一 阶 微 分 值 , 谱 仪 采 集 的 是离 散 的 数 据 ,一 阶 微 分 的 计 算 公 式 如 下 :R (λ i ) = R (λ ) - R (λ )λi+1 - λ (12)式 中 ,λ i ,λ i + 1 ,λ i ,λ i - 1为 相 邻 的 波 长 , R (λ i )为 波 长λ i 反 射 光 谱 的 一 阶 微 分 。对 20个 水 样 反 射 率 一 阶 微 分 值 和 水 深 进 行 相关 分 析 。 在 400~ 1 000 范 围 内 ,反 射 光 谱一 阶 微 分 和 水 深 的 线 性 相 关 系 数 绝 大 多 数 比 光 谱反 射 率 与 水 深 相 关 系 数 大 (图 5)。 反 射 率 的 一 阶微 分 和 水 深 的 相 关 系 数 最 大 值 位 于 711 关系 数 达 到 - 0. 87。 以 711 处 反 射 率 的 一 阶微 分 作 为 自 变 量 反 演 水 深 ,根 据 最 小 二 乘 法 建 立 水深 线 性 反 演 模 型 。图 5  反 射 率 一 阶 微 分 和 反 射 率 与水 深 相 关 关 系 比 较5  ) th 以 760~ 900 反 射 率 建 立 的 单波 段 对 数 模 型 , 20个 样 本 的 平 均 相 对 误 差 是 30% ,其 中 离 岸 近 的 12~ 20号 样 本 反 演 误 差 较 大 ,平 均相 对 误 差 45%。 以 率 比 值 作 为 因子 建 立 的 波 段 比 值 模 型 , 20个 样 本 的 平 均 相 对 误差 25% ; 12~ 20号 样 本 的 反 演 精 度 比 单 波 段 模 型有 较 大 提 高 ,平 均 相 对 误 差 31%。 以 711 处 反 射 率 的 一 阶 微 分 作 为 自 变 量 反 演 水 深 ,反 演 精度 最 好 , 20个 样 本 平 均 相 对 误 差 为 19% ; 12~ 20号 样 本 平 均 相 对 误 差 是 17%。 光 谱 微 分 模 型 反 演精 度 比 单 波 段 、 波 段 比 值 模 型 高 ,特 别 是 近 岸 水 深浅 、 混 浊 度 较 大 的 12~ 20号 水 样 。5  结 论 与 讨 论近 岸 海 水 的 出 射 辐 射 率 来 自 于 水 体 表 面 直 接反 射 的 辐 射 能 量 ,水 体 的 后 向 散 射 辐 射 能 量 及 水 底反 射 辐 射 能 量 。 研 究 结 论 证 明 :针 对 水 深 遥 感 反 演的 单 波 段 模 型 、 波 段 比 值 模 型 ,其 应 用 受 到 一 定 的648                                        地     理     科     学                                     27卷表 1  三 种 水 深 反 演 模 型 结 果 和 精 度 比 较  of of 类 别 样 本分 段 平 均 绝 对误 差 (m) 平 均 相对 误 差单 波 段 1~ 11 3. 95 25%12~ 20 2. 68 45%波 段 比 值 1~ 11 3. 66 23%12~ 20 1. 86 31%光 谱 微 分 1~ 11 3. 23 20%12~ 20 1. 02 17%前 提 条 件 的 限 制 ,在 底 质 组 成 以 及 水 质 状 况 差 别 较大 的 海 域 反 演 精 度 受 到 影 响 。 光 谱 微 分 模 型 可 以消 除 线 性 背 景 信 号 的 影 响 ,同 时 消 除 部 分 由 于 水 质不 均 匀 ,特 别 是 悬 浮 泥 沙 后 向 散 射 能 量 在 试 验 区 海域 空 间 分 布 不 均 匀 带 来 的 误 差 。 试 验 区 海 域 ,水 深与 水 体 反 射 率 在 近 红 外 波 段 相 关 性 最 好 ,对 应 的 反 射 率 与 水 深 的 相 关 性 为 - 0. 73。 可见 光 水 深 遥 感 的 水 深 分 辨 率 取 决 于 水 体 的 衰 减 系数 ,衰 减 系 数 越 大 ,衰 减 越 快 ,水 深 分 辨 率 越 大 。 长波 段 对 水 体 的 衰 减 系 数 大 ,因 而 对 水 深 变 化 的 分 辨率 高 ,携 带 的 水 深 的 信 息 量 更 大 些 [ 14 ]。以 近 红 外 波 段 建 立 的 的 单 波 段 模 型 ,对 于 近 岸水 深 浅 、 混 浊 度 较 大 的 12~ 20号 样 本 反 演 误 差 较大 ,平 均 相 对 误 差 45%。 通 过 两 个 波 段 反 射 率 比值 ,可 以 提 高 与 水 深 的 相 关 性 ,对 应 波 段 反 射 率 比 值 与 水 深 的 相 关 系 数 可 以 达 到- 0. 81; 12~ 20号 样 本 反 演 精 度 得 到 提 高 ,所 有 样本 的 平 均 相 对 误 差 为 31%。 与 光 谱 反 射 率 相 比 ,不 同 水 深 的 反 射 率 一 阶 微 分 值 间 的 差 异 减 小 ,并 且反 射 率 一 阶 微 分 值 与 水 深 的 相 关 性 在 整 个 可 见 光和 近 红 外 波 段 基 本 都 增 大 。 711 射 率 的 一阶 微 分 值 和 水 深 的 相 关 性 高 达 - 0. 87,以 之 建 立 的线 性 模 型 效 果 最 好 , 12~ 20号 样 本 平 均 相 对 误 差为 17% ,所 有 样 本 平 均 相 对 误 差 为 19%。本 文 的 研 究 ,为 航 天 、 航 空 高 光 谱 传 感 器 在 这方 面 应 用 奠 定 了 研 究 基 础 。 随 着 高 空 间 、 高 光 谱 、高 辐 射 分 辨 率 遥 感 技 术 的 发 展 ,浅 海 水 深 和 水 下 地形 遥 感 探 测 技 术 方 法 和 应 用 将 不 断 深 入 开 展 。参 考 文 献 :[ 1 ]  赵 庚 星 , 张 万 清 ,李 玉 环 ,等 . 下 的 黄 河 口 近 期 淤 、蚀 动 态 研 究 [ J ]. 地 理 科 学 , 1999, 19 (5) : 442~ 445.[ 2 ]  黄 家 柱 . 遥 感 与 地 理 信 息 系 统 技 术 在 长 江 下 游 江 岸 稳 定 性评 价 中 的 应 用 [ J ]. 地 理 科 学 , 1999, 19 (6) : 521~ 524.[ 3 ]  张 明 祥 , 董   瑜 . 双 台 河 口 自 然 保 护 区 濒 海 湿 地 景 观 变 化 及其 管 理 对 策 研 究 [ J ]. 地 理 科 学 , 2002, 22 (1) : 119~ 122.[ 4 ]  陈   君 , 冯 卫 兵 , 张 忍 顺 . 苏 北 岸 外 条 子 泥 沙 洲 潮 沟 系 统 的稳 定 性 研 究 [ J ]. 地 理 科 学 , 2004, 24 (1) : 94~ 100.[ 5 ]  刘 永 学 , 张 忍 顺 ,李 满 春 . 应 用 卫 星 影 像 系 列 海 图 叠 合 法 分析 沙 洲 动 态 变 化 — — — — 以 江 苏 东 沙 为 例 [ J ]. 地 理 科 学 ,2004, 24 (1) : 199~ 203.[ 6 ]  欧 维 新 , 杨 桂 山 ,李 恒 鹏 ,等 . 苏 北 盐 城 海 岸 带 景 观 格 局 时 空变 化 及 驱 动 力 分 析 [ J ]. 地 理 科 学 , 2004, 24 ( 5 ) : 610 ~615.[ 7 ]  G. p ]. 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本文标题:海岸带浅海水深高光谱遥感反演方法研究
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