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太湖水体散射特性及其空间分异 总被引：2，自引：0，他引：2
利用Wetlabs公司研制的AC-S和BB9于2006年10月24目至11月2目对太湖水体的散射系数和后向散射系数进行了测量,在此基础上建立了太湖水体散射系数与后向散射系数之间的关系模型。用2种曲线函数模拟,即在蓝光波段使用S形曲线模型,在绿光和红光波段使用逆函数模型,各模型的MAPE和RMSE变化范围分别为0.027-0.156m^-1、0.005-0.050m^-1,模型整体预测精度都较高。研究发现后向散射系数与散射系数的空间分异现象明显,北部梅梁湾、湖心区、西部及西南部水域散射较强,而东太湖、胥口湾等东部水域的散射相对较弱。 相似文献
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太湖水体秋季散射特性及其相关因素分析 总被引：2，自引：0，他引：2
水体散射特性的研究是水色遥感和水生态学研究中重要的组成部分.通过对2007-11-08至2007-11-21在太湖获取的水体固有光学属性和室内水样分析数据的分析,研究太湖水体散射特性及其相关因素.结果表明,太湖水体散射系数与波长之间存在幂函数递减规律,平均幂指数为0.82±0.21,变异系数为25.39%;粒径分布斜率与幂指数以及散射系数ln(550nm)/1n(756nm)之间存在线性相关,R2分别为0.894和0.783;后向散射率与无机悬浮物浓度之间指数负相关R2=0.854;折射指数与无机悬浮物浓度和无机物与有机物的比例之间指数负相关,R2分别为0.851和0.781. 相似文献
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太湖秋季水体遥感反射比的简单经验估测模型 总被引：2，自引：1，他引：1
2004年10月现场测量了太湖水体的遥感反射比、后向散射系数以及其他必要参数,实验室测量了水体的悬浮颗粒物质浓度.首先把太湖划分为3个大区,即遥感反射比受湖底影响的区域(影响区)、不受湖底影响的区域(非影响区)以及可能受湖底影响的区域(可能影响区),然后再把太湖分为高混浊、中混浊、低清澈以及高清澈等4类水体类型,分别列出了各种水体区域类型的相关属性数据.在整个太湖区域范围内,建立了后向散射和悬浮颗粒物质浓度的经验回归模型;仅在非影响区内,建立了遥感反射比和后向散射的经验回归模型,并可以利用悬浮颗粒物质浓度直接估测遥感反射比.最后详细分析了模型的精度. 相似文献
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吸收系数和后向散射系数是水体的固有光学特性参数,在探测水体中各组分浓度的过程中起着至关重要的作用.但通常组分固有光学特性的测定是一个操作复杂且费时费力的过程.提出了一种利用已知组分浓度和相应的反射光谱的水体样本来推定水体中各组分的吸收和后向散射系数的算法,并利用生物光学模型产生的模拟光谱数据对算法的合理性进行了验证.结果表明,在理想的实验条件下(反射光谱满足机理模型,且选取的训练样本相互独立),可以高精度地反演出各组分的固有光学特性,从而证实了本算法在理论卜的合理性. 相似文献
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富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性 总被引：2，自引：2，他引：0
固有光学特性是水体光学特性的重要内容,掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性,是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪,通过实验室纯藻培养,研究微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Dolichospermum）和束丝藻（Aphanizomenon）3种典型水华蓝藻的固有光学特性,并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明,3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰,微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大,鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大;束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高,鱼腥藻次之,微囊藻最低;固有光学特性影响因子分析表明,色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度（叶绿素a或藻蓝素）的增加而增大;当蓝藻中藻蓝素占比增加时,3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降;而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此,3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持. 相似文献
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基于ENVISAT ASAR数据的水稻监测 总被引：9，自引：0，他引：9
由于水稻的生长期多云雨天气, 所以水稻是最适合于用合成孔径雷达(SAR)传感器监测的农作物之一. 由SAR获取的后向散射信号与水稻的生长状况相关, 包括高度、密度、生物量和结构特征, 这些参数随不同的生长阶段而有变化. 在一个水稻生长周期中, 文中获取了多时相的ENVISAT ASAR的APMode (Alternating Polarization Mode) 数据, 与此同时, 对水稻参数进行了实地测量. 通过对连续冠层模型的改进, 计算生长周期内稻田的雷达后向散射系数, 并分析了水稻参数与雷达后向散射系数的关系, 以及后向散射系数随时相、入射角和极化的变化规律. 结果发现后向散射系数的模拟值与ASAR数据具有相似的趋势. 这一结果对ASAR数据反演水稻参数的研究具有重要意义. 不同地物在雷达影像上的后向散射系数有明显的差异, 且有各自的规律可循, 所以应用多时相雷达影像分类能够精确得到水稻的种植面积, 从而进一步进行水稻的估产. 相似文献
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介绍了一种基于辐射传递模拟和人工神经网络技术(ANN)的二类水体水色要素(CHL,SPM,CDOM)的反演算法.在辐射传递模拟计算中,纯海水吸收和散射、浮游植物吸收的数据或模型是已发表的被广泛采用的结果.黄色物质和非浮游植物颗粒吸收以及海洋颗粒物的散射模型从COASTLOOC数据中导出.另外,还利用了一个新的海洋颗粒物后向散射概率模型,在该模型中颗粒物后向散射概率是颗粒有机物与SPM比值和波长的甬数.把上述定义的固有光学性质作为输入,经过辐射传递模拟得到海表面以下辐照度反射比数据集,然后将该模拟数据集用于训练不同的人工神经网络,获取水色和水色要素浓度之间甬数关系的最佳近似.利用以上建立的基于人工神经网络的算法,把COASTLOOC数据集和PMNS数据集的辐照度反射比作为输入进行水色要素反演,通过比较反演值和真实测量值来评价算法性能.结果显示,建立的基于ANN的二类水体水色要素反演算法具有很好的性能. 相似文献
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在海面波破碎区，假定随机粗糙的海面被两层不同散射性质的球形粒子覆盖，上层是由海面飞沫组成的球形Ｒａｙｌｅｉｇｈ粒子层，下层是由气泡组成的球形Ｍｉｅ粒子层，根据大量观测和实验的统计结果，确定了两层散射粒子的平均半径和单位体积的粒子数；并用迭代法求解随机粗糙海面上的两层粒子的矢量辐射传输方程．根据风波破碎时白冠覆盖率和海面飞沫、气泡的统计模型，给出了一个新的风驱海面的微波散射理论模型．利用这一模型定量地给出了海面后向散射系数和风速、视角、极化和白冠覆盖率等特征参量之间的函数关系，并研究了覆盖在波破碎区的散射粒子对海面后向散射系数影响程度． 相似文献
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Fernald前向积分法能否用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数的反演一直是一个有争议的课题.本文利用青岛机载大气探测激光雷达实测数据、国外机载大气探测激光雷达实测数据和机载大气探测激光雷达模拟数据,对Fernald前向积分法应用于不同高度的机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演的误差进行了定量分析,分析结果表明:飞机的飞行高度在3.5 km左右,标定值存在20%的误差时,离地面2 km的高度范围内反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差在12%以内,但在标定点附近相对误差可达20%;飞机飞行高度在7 km左右,当标定值存在100%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大都在10%~15%之间,标定值存在400%的误差时,反演得到的气溶胶后向散射系数的相对误差大部分在15%~50%之间.本文从理论上对Fernald前向积分法应用于机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演出现负值的原因进行了探讨.研究表明:Fernald前向积分法能够较准确地反演出中高空探测(4.5 km以上)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数,但应用于低空探测(4.5 km以下)机载大气探测激光雷达气溶胶后向散射系数反演时,反演误差较大甚至反演结果会出现负值. 相似文献
10.
利用TOPEX/Poseidon卫星连续12年（1993年1月～2004年12月）对中国大陆及周边地区观测的GDR-M（Merged Geophysical Data Record）数据集,提取Ku波段和C波段的后向散射系数,经平滑、内插处理之后,得到5′×5′的网格数据及其时间序列.对后向散射系数在中国典型地表类型（如湿地、沙漠、山地和农业基地等）的空间分布特征进行了分析与讨论.利用快速Fourier变换（FFT）探测后向散射系数时间序列的周期变化,发现周期以周年为主,部分地区还有半年周期变化.利用最小二乘方法得到周年周期和半年周期的振幅等周期项信息,结果显示周年振幅明显大于半年振幅.分析了后向散射系数时间序列异常与我国环境和气候变化以及严重灾害（如洪水、干旱）的关系.利用SRTM导出的坡度对我国部分地区的后向散射系数的相关性进行了分析,以确定地势对后向散射系数的影响程度,结果显示Ku波段和C波段后向散射系数皆与坡度呈负相关,辽宁和吉林地区的相关性最强为0.56,塔克拉玛干沙漠地区的相关性最弱为0.11,其他地区多为（0.3～0.5）之间,表明地势起伏而引起的坡度对后向散射系数有显著的负相关性. 相似文献
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J. M. Jaquet F. Schanz P. Bossard K. Hanselmann F. Gendre 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》1994,56(3):263-303
Bio-optical measurements were carried out on eutrophic Lake Zug and oligotrophic Lake Lucerne, to provide data and models for thein situ calibration of multispectral imagery collected in 1991, during an AVIRIS flight over Central Switzerland.The results indicate that Secchi depth, chlorophyll and total suspended solid concentrations, vertical extinction coefficient, absorption coefficient and irradiance reflectance in the PAR region can be used to discriminate between the two lakes. Dissolved organics concentration, scattering and total attenuation coefficients estimates, as well as backscattering probability, are less acceptable, because of instrumental limitations.Relationships between optical and water quality parameters were investigated and found to behave according to accepted theoretical frameworks. Both lakes exhibited vertical and horizontal heterogeneities in chlorophyll and turbidity, and had contrasting mean bio-optical characteristics: although suspended solid concentrations were similar, transparency was lower in Lake Zug, but reflectance was substantially higher in Lake Lucerne. Water colour determined by chromaticity analysis was blue-green in Lake Lucerne and green in Lake Zug.Reflectance spectra simulated through a three-component optochemical model did not completely match those derived fromin situ measurements, because of lack of site-specific optical cross-sections for suspended minerals and dissolved organics.The monitoring of water quality in subalpine lakes by remote sensing, both with present and future technology, is discussed and considered as possible, provided that their optical behaviour is known, and preferably expressed by a valid optochemical model. 相似文献
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《国际泥沙研究》2020,35(1):79-90
Flash floods are the highest sediment transporting agent,but are inaccessible for in-situ sampling and have rarely been analyzed by remote sensing technology.Laboratory and field experiments were done to develop linear spectral unmixing(LSU) remote sensing model and evaluate its performance in simulating the suspended sediment concentration(SSC) in flash floods.The models were developed from continuous monitoring in the laboratory and the onsite spectral signature of river bed sediment deposits and flash floods in the Tekeze River and in its tributary,the Tsirare River.The Pearson correlation coefficient was used to determine the variability of correlations between reflectance and SSCs.The coefficient of determination(R2) and root mean square of error(RMSE) were used to evaluate the performance of the generated models.The results found that the Pearson correlation coefficient between SSCs and reflectance varied based on the level of the SSCs,geological colors,and grain sizes.The performance of the LSU model and empirical remote sensing approaches were computed to be R2=0.92,and RMSE=±0.76 g/1 in the Tsirare River and R2=0.91,and RMSE=±0.73 g/1 in the Tekeze River and R2=0.81,RMSE=±2.65 g/l in the Tsirare river and R2=0.76,RMSE=±10.87 g/l in the Tekeze River,respectively.Hence,the LSU approach of remote sensing was found to be relatively accurate in monitoring and modeling the variability of SSCs that could be applied to the upper Tekeze River basin. 相似文献
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2008年11月、2009年4月,分别对太湖水体以及2009年6月对巢湖水体进行野外实验.对太湖水体遥感反射率进行因子分析,并利用遥感反射率的不同因子,对叶绿素和总悬浮物浓度进行反演,并对反演因子的普适性进行验证.利用第一因子反演太湖春季叶绿素浓度,平均相对误差为22.1%,均方根误差为3.48g/L,利用该方法反演巢湖、太湖秋季水体的叶绿素浓度没有取得较好的效果;利用第二因子反演太湖春季总悬浮物浓度,平均相对误差为13.9%,均方根误差为11.33mg/L,利用该因子反演巢湖、太湖秋季水体的总悬浮物浓度同样取得较好效果.结果表明:利用遥感反射率的第一因子对叶绿素浓度进行反演,该方法不具有普适性;利用遥感反射率的第二因子对总悬浮物浓度进行反演能取得较好的结果,此方法具有一定的普适性. 相似文献
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Modeling the land surface reflectance for optical remote sensing data in rugged terrain 总被引：1，自引：0，他引：1
A model for topographic correction and land surface reflectance estimation for optical remote sensing data in rugged terrian is presented.Considering a directional-directional reflectance that is used for direct solar irradiance correction and a hemispheric-directional reflectance that is used for atmospheric diffuse irradiance and terrain background reflected irradiance correction respectively,the directional reflectance-based model for topographic effects removing and land surface reflectance calculation is developed by deducing the directional reflectance with topographic effects and using a radiative transfer model.A canopy reflectance simulated by GOMS model and Landsat/TM raw data covering Jiangxi rugged area were taken to validate the performance of the model presented in the paper.The validation results show that the model presented here has a remarkable ability to correct topography and estimate land surface reflectance and also provides a technique method for sequently quantitative remote sensing application in terrain area. 相似文献
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我国淡水湖库频发水华,不同类群形成的水华特征、危害及其治理方法差异显著,因此,如何区分不同藻种的遥感反射率特征,获取湖泊优势种信息是一个亟待解决的科学问题。研究基于室内藻种培养实验,培养了富营养化湖泊中的典型蓝藻和绿藻藻种,其中,蓝藻包括铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、假鱼腥藻（Pseudanabaenasp．）和束丝藻（Aphanizomenonsp．）,绿藻包括小球藻（Chlorellasp．）以及四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）;基于实测的遥感反射率,经归一化处理后,分析了不同藻种的遥感反射率特征,构建了DI(difference index)指数以及ADI(algae distinguish index)指数,建立了藻种分类模型,利用验证集数据进行检验,整体识别精度达77.55%,Kappa系数为0.7178。将分类方法应用于太湖野外实测遥感反射率数据集中,结果与实测的生物量数据有较好的匹配;将模型应用于太湖OLCI(ocean and land colour instrument)影像数据,获得了2019年12月和2020... 相似文献
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Chuanmin Hu Remy LuerssenFrank E. Muller-Karger Kendall L. CarderCynthia A. Heil 《Continental Shelf Research》2008
In situ surveys (1997–2002) of Karenia brevis distribution on the west Florida shelf were used to explain spectral remote sensing reflectance, chlorophyll-a concentration, and backscattering coefficient estimates derived using SeaWiFS satellite data. Two existing approaches were tested in an attempt to differentiate K. brevis blooms from other blooms or plumes. A chlorophyll-anomaly method used operationally by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) sometimes correctly identified K. brevis blooms but also generated false positives and false negatives. The method identified approximately 1000 km2 of high chlorophyll-anomalies (>1 mg m−3) off southwest Florida between the 10 and 50-m isobaths nearly every day from summer to late fall. Whether these patches were K. brevis blooms or not is unknown. A second method used a backscattering:chlorophyll-a ratio to identify K. brevis patches. This method separated K. brevis from other blooms using in situ optical data, but it yielded less satisfactory results with SeaWiFS data. Spectral reflectance (Rrs) estimates for K. brevis blooms, diatom blooms, and coastal river plumes are statistically similar for many cases. Large pixel size, shallow water, and imperfect algorithms distort satellite retrievals of bio-optical parameters in patchy blooms. At present, a combination of chlorophyll-a, chlorophyll-anomaly, backscattering:chlorophyll-a ratio, RGB composites, MODIS fluorescence data, as well as time-series analysis and ancillary data such as winds, currents, and sea surface temperature can improve K. brevis bloom assessments. Progress in atmospheric correction and bio-optical inversion algorithms is required to help improve capabilities to monitor K. brevis blooms from space. Further, satellite sensors with improved radiometric capabilities and temporal/spatial resolutions are also required. 相似文献
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湖冰光谱特征是湖冰遥感反演的物理基础,是研究湖冰光学特性和空间分布的理论依据。本文以查干湖为例,使用ASD Field Spec 4便携式地物光谱仪采集冰封期不同类型湖冰、积雪和水体光谱,利用Savitzky-Golay滤波法和包络线去除法分析白冰、灰冰、黑冰、雪冰、积雪和水体的反射光谱特征,探索气泡对湖冰反射光谱特征的影响。积雪和雪冰、白冰和灰冰、黑冰和水体的反射特征随着波长的变化特征基本一致,冰的反射率介于积雪和水体之间,其中白冰的反射率高于灰冰和黑冰,在包络线去除结果中,黑冰和水体在440 nm吸收谷处的吸收面积为5.184和10.878、吸收深度为0.052和0.106,雪、雪冰、白冰、灰冰在800和1030 nm吸收谷处的吸收面积和吸收深度的变化表现为雪<雪冰<灰冰<白冰。气泡是影响湖冰光谱特征的重要因素,气泡使白冰反射率减小和黑冰反射率增大,并且气泡使得白冰在800/1030nm和黑冰在440 nm处的吸收面积和吸收深度减小,其中气泡大小和疏密程度的不同会导致湖冰反射率的影响程度存在差异。同时,本文选取时间同步的Landsat 8 OLI遥感影像,在完成辐... 相似文献
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基于叶绿素荧光峰特征的浑浊水体悬浮物浓度遥感反演 总被引：4，自引：0，他引：4
内陆水体光学特性复杂,其水质参数遥感反演是当前环境遥感研究的热点与难点.2004年10月在太湖实测了67个站点的遥感反射率与相应站点水质参数浓度,通过对水体反射率光谱的分析发现,秋季太湖悬浮物主导了水体光学特性,叶绿素荧光峰的特征主要体现为悬浮物浓度的变化.据此建立了基于水面实测岛光谱遥感反射率数据的叶绿素荧光峰特征与悬浮物浓度之间的拟合关系,发现二者具有很好的响应关系.具体分析了叶绿素荧光峰绝对高度、基线高度、归一化高度(分别归一化到560nm附近最大反射率波段与近红外810nm附近最大反射率波段)及荧光峰积分面积(包括积分总面积、基线以下面积与基线以上面积)等儿种光谱特征与悬浮物浓度之间的关系,其相关系数(R2)分别为0.8822、0.7483、0.8901、0.8547、0.8927、0.8877、0.8632,平均相对误差分别为27.25%、41.03%、27.11%、25.75%、24.91%、25.47%、27.54%.总体反演精度较高,其中总积分面积法效果最好,基线高度法效果最差,而叶绿索荧光峰波段的位移与悬浮物浓度之间不存在明显的相关性.研究结果表明叶绿素荧光峰特征在浑浊内陆水体悬浮物浓度信息提取中具有很好的应用前景,该方法可为浑浊的二类水体悬浮物遥感反演提供了一个新思路. 相似文献