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基于高光谱遥感反射比的太湖水体叶绿素a含量估算模型 总被引：19，自引：1，他引：19
旨在寻找叶绿素a的高光谱遥感敏感波段并建立其定量估算模型。通过对太湖水体的连续监测，获得了从2004年6月到8月3个月的太湖水体高光谱数据和水质化学分析数据。利用实测的高光谱数据分析计算太湖水体的离水辐亮度和遥感反射比；然后，通过相关分析寻找反演叶绿素a浓度的高光谱敏感波段，进而建立反演太湖水体叶绿素a浓度的高光谱遥感定量估算模型，并用相关数据对模型进行精度分析。研究发现，水体的遥感反射比光谱在719nm和725nm存在两个峰，其中719nm处的峰更明显且稳定。通过模型的对比分析，发现用这两个峰值处的遥感反射比参与建模可以提高叶绿素a的估算精度；并且认为由反射比比值变量R719／R670所建立的线性模型对叶绿素a浓度的估算精度最理想。 相似文献
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总悬浮物浓度是水质评价的重要参数之一。2015年8月,在鄱阳湖布设33个采样点,通过测量水面光谱和采集水样进行检测,获取水面遥感反射率、总悬浮物浓度和叶绿素a浓度等数据。结合实测水面遥感反射率数据与总悬浮物浓度的相关性分析,建立了单波段、一阶微分和波段比值3种反演模型,并分别进行了精度验证。研究发现,3种反演模型的拟合度(R2)均大于0. 9,其中单波段模型最优,其R2、均方根误差(root mean square error,RMSE)及平均相对误差(mean relative percentage error,MRPE)分别为0. 980 5,3. 78 mg/L和16. 99%。将该单波段模型应用于2015年8月3日的高分一号(GF-1)卫星影像数据,同样得到了较高的反演精度,R2,RMSE和MRPE分别为0. 847 7,12. 23 mg/L和35. 22%。结果表明,鄱阳湖丰水期总悬浮物浓度值总体偏低,平均值为23. 26 mg/L,高值主要集中在鄱阳湖北部通江河道及其以南的中部水域,其余水域分布较为均匀。利用2015年10月24日GF-1影像和准同步观测的21个采样点的总悬浮物浓度数据使用此模型做进一步验证,其反演精度接近于2015年8月影像验证结果,表明该模型能进一步推广应用到鄱阳湖不同时期总悬浮物浓度的反演。通过实测光谱的分析以及在遥感影像上的应用,可以为鄱阳湖总悬浮物浓度的反演以及环境监测提供参考。 相似文献
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基于野外测定的水质参数,通过研究三峡坝区水体中水色要素浓度与反射率之间的关系,选择反演叶绿素、悬浮物、溶解性有机物的最佳波段,建立了反演水色要素浓度的遥感定量模型。研究表明,在波段比值的基础上进行幂次修正的波段组合反射率与SS浓度相关性较好(R2=0.76),可以用来估算悬浮物浓度;悬浮物浓度影响叶绿素浓度的反演精度,通过在模型中增加一个红绿波段比值指数项的方法能够抑制或削弱悬浮物的影响,提高了叶绿素浓度的反演精度(R2=0.75);DOC反演模型中,绿光波段与红光波段反射率的对数值能较好的估算DOC浓度,且与log(DOC)相关程度最高,决定系数为0.85,反演精度较高。 相似文献
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三峡工程蓄水以来,清水下泄,坝下游河段发生了长时间、长距离的沿程冲刷,河流悬浮泥沙浓度发生改变,给沿岸生态系统带来了不利影响。随机森林算法灵活、稳健,已被广泛应用于各类生态环境变量的回归预测分析,但其在水体悬浮泥沙浓度估算方面的能力尚未得到充分认识。基于泥沙站点监测数据和MODIS卫星遥感反射率数据,通过构建随机森林非参数回归预测模型,对三峡工程坝下游宜昌至城陵矶河段在建坝前后14年间(2002年—2015年)各月的悬浮泥沙浓度进行遥感估算。研究表明:(1)基于随机森林的悬浮泥沙浓度估算模型表现较好,模型预测值与实测值间相关性好、预测精度高,优于其他模型(线性回归、支持向量机、人工神经网络模型)。(2)在参与模型构建的MODIS波段变量中,红波段被认为是最重要的预测变量,但不能单独使用它进行预测,悬浮泥沙遥感预测需要多变量共同参与。(3)将悬浮泥沙数据按季节分类所构建的随机森林模型,其平均误差为0.46 mg/L,平均相对均方根误差为12.33%,估算效果最优,能够满足较高精度下悬浮泥沙浓度估算的需求。综上,可以考虑以季节为划分依据,用随机森林回归模型估算悬浮泥沙浓度,并用于后期坝下游河道悬浮泥沙浓度时空反演。 相似文献
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《国土资源遥感》2018,(4)
以杭州湾及其邻近海域为研究区,利用现场实测光谱模拟了近海高光谱成像仪(hyperspectral imager for the coastal ocean,HICO)波段,并在光谱特征分析的基础上确定特征波段,通过比较单波段、波段比值和反射峰面积等算法,建立了该海域悬浮物的遥感反演模型,并采用均方根误差和相对误差进行精度评价。研究结果表明,利用724. 84 nm与461. 36 nm波段光谱反射率比值建立的模型精度较高;模型的决定系数为0. 925 2,反演得到的悬浮物浓度与实测悬浮物浓度之间的均方根误差为14. 09 mg/L,平均相对误差为5. 2%。本研究对利用HICO模拟数据反演近海岸水体悬浮物具有一定的参考意义。 相似文献
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海洋一号C星(HY-1C)上搭载的海岸带成像仪(CZI)在内陆水体水色遥感应用方面具有较大潜力。目前,HY-1C CZI影像在内陆水体的大气校正和水质反演研究较少,仍然需要解决适用于不同类型内陆水体的大气校正和水质参数建模等问题。因此,本研究在华北平原的小浪底水库、官厅水库、丹江口水库、白龟山水库、白洋淀5个不同浑浊程度的湖泊和水库开展了星地同步实验,获取了85个采样点的水面遥感反射率光谱和水质参数实测数据。发展了基于Sentinel-2 MSI影像均匀不变地物的HY-1C CZI影像相对大气校正算法和系统定标模型。HY-1C CZI的蓝、绿、红、近红外波段遥感反射率反演平均无偏相对误差(AURE)分别为14.7%、11.2%、28.9%、41.7%,蓝、绿、红波段的大气校正精度相对较高;此外,大气校正与实测光谱的相关系数r的平均值为0.978,光谱角度距离(SAD)的平均值为0.109,说明大气校正遥感反射率光谱形状与实测光谱一致性较高。基于实测数据构建了叶绿素a浓度和透明度反演模型,经独立数据验证,HY-1C CZI影像叶绿素a浓度反演的AURE为33.8%,均方根误差(RMSE)... 相似文献
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用分析模型方法反演水体叶绿素的浓度 总被引：16，自引：1，他引：16
水体叶绿素浓度是水质评价的一个重要指标。建立水体光学传输的分析模型，进而用分析模型反演水体叶绿素浓度，对于提高遥感反演水质参数的精度和实用性具有重要意义。作者于2004年6月初对太湖18个点位进行了同步水体波谱实测和水体取样分析。由这18个点位的实测数据，利用Gordon模型建立了R（0^-）的模拟模型，并进而用优化函数的方法反演水体叶绿素浓度。反演值与实测值的相关系数达到0．99，当叶绿素浓度高于30mg／m^3时，反演的相对误差小于20％。进而用该模型反演2005年7月太湖7个点位的叶绿素浓度，反演值与实测值的相关系数为0．94，其中，有6个点位的反演值相对误差小于60％。 相似文献
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卫星遥感反演气溶胶光学厚度已被广泛应用于近地面空气污染遥感监测。为揭示福州地区细颗粒物污染的空间分异趋势,利用2014年—2015年的地基监测细颗粒物(PM_(2.5))浓度数据、MODIS 3 km气溶胶光学厚度(AOD)卫星数据以及GEOS-FP气象数据,分别构建了估计福州地区近地面PM2.5浓度的日校正模型和站点一日校正模型,并利用十折交叉验证方法对2个模型进行评价验证。结果表明:(1)日校正模型和站点一日校正模型分别能够解释福州地区PM2.5浓度76.2%和81.4%的变异,反演的2014年—2015年福州地区近地面PM2.5浓度和地面实测站点数据之间的相关性R~2分别为0.724(RMSE=10.993μg·m~(-3))和0.781(RMSE=9.687μg.m~(-3));(2)分别针对不同下垫面环境的城市站点和县郊站点数据进行模型拟合验证,两个模型反演的PM2.5浓度值与地面实测值之间皆具有良好的相关性,R~2最高可达0.808;(3)将模型反演的PM2.5浓度季均值与地面实测季均值进行对比分析,结果也显示二者高度相关,据此反演的2015年福州地区年平均PM2.5浓度分布图可清晰地揭示福州地区PM_(2.5)浓度分布的空间变化情况。由此可见,基于MODIS 3 km AOD产品和气象数据建立的近地面PM_(2.5)浓度遥感估算模型能够很好地反演出福州地区近地面PM2.5浓度分布情况。 相似文献
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Particulate organic carbon (POC) plays an important role in the carbon cycle in water due to its biological pump process. In the open ocean, algorithms can accurately estimate the surface POC concentration. However, no suitable POC-estimation algorithm based on MERIS bands is available for inland turbid eutrophic water. A total of 228 field samples were collected from Lake Taihu in different seasons between 2013 and 2015. At each site, the optical parameters and water quality were analyzed. Using in situ data, it was found that POC-estimation algorithms developed for the open ocean and coastal waters using remote sensing reflectance were not suitable for inland turbid eutrophic water. The organic suspended matter (OSM) concentration was found to be the best indicator of the POC concentration, and POC has an exponential relationship with the OSM concentration. Through an analysis of the POC concentration and optical parameters, it was found that the absorption peak of total suspended matter (TSM) at 665 nm was the optimum parameter to estimate POC. As a result, MERIS band 7, MERIS band 10 and MERIS band 12 were used to derive the absorption coefficient of TSM at 665 nm, and then, a semi-analytical algorithm was used to estimate the POC concentration for inland turbid eutrophic water. An accuracy assessment showed that the developed semi-analytical algorithm could be successfully applied with a MAPE of 31.82% and RMSE of 2.68 mg/L. The developed algorithm was successfully applied to a MERIS image, and two full-resolution MERIS images, acquired on August 13, 2010, and December 7, 2010, were used to map the POC spatial distribution in Lake Taihu in summer and winter. 相似文献
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Field measurements of dissolved organic carbon (DOC) concentration and remote-sensing reflectance were conducted to develop a regional, empirical red-blue algorithm to retrieve surface DOC from Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) data for Lake Taihu, China. The auxiliary data (in-situ observations of the optical properties and water quality, buoy measurements of hydrodynamic data and water chemical parameters) were used to investigate the spatial and temporal variations in DOC. GOCI was shown to be capable of successfully obtaining hourly variations in DOC, with a root mean square error percentage (RMSP) of 17.29% (RMSE = 0.69 mg/L) for the match-up data. The GOCI-derived DOC in Lake Taihu confirms that the highest DOC concentration is in northwest Lake Taihu, followed by Meiliang Bay, Gonghu Bay and northeast Lake Taihu. Hourly DOC variation is significant and presents a different trend for each lake segment due to the variety of influencing factors. Discharge of DOC from surrounding rivers is an important factor to the variation of DOC in northeast Lake Taihu. However, organic products of algae will be the primary contributor to DOC when algal bloom occurred. During the period of algal bloom, high DOC levels in Lake Taihu can lead to hypoxia when coupled with high temperatures and low disturbance. 相似文献
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夏季太湖叶绿素a浓度的高光谱数据监测模型 总被引：1，自引：0，他引：1
本文依据2004年7月的实测数据构建了太湖夏季叶绿素a浓度的实测光谱数据估计模型,并使用2004年8月的数据对模型进行了验证。调查样点覆盖了太湖内的典型水域,水样数据由无锡太湖环境监测站采集。样点的光谱数据用ASDFieldSpec野外光谱仪获取,每个样点测量10次,测量结果被转换为遥感反射率。对不同的波段组合进行比较分析后,从可解释性出发,最终选择了归一化指数表达式作为最佳波段组合,所建立的模型为：Chla（μg/L）=EXP（2.478 ＋16.378＊N66）,其中,N66为（R696 -R661） /（R696 ＋R661）。模型的R^2为0.9051,显著性p〈0.0001。与其他模型相比,本文的模型比较稳健,用于估计8月的叶绿素a浓度具有较小的绝对误差。本文的工作同时表明,在太湖的夏季相邻月份,可以使用实测光谱数据模型进行水体叶绿素a浓度的估计。 相似文献
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Since coastal waters are one of the most vulnerable marine systems to environmental pollution, it is very important to operationally monitor coastal water quality. This study attempts to estimate two major water quality indicators, chlorophyll-a (chl-a) and suspended particulate matter (SPM) concentrations, in coastal environments on the west coast of South Korea using Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) satellite data. Three machine learning approaches including random forest, Cubist, and support vector regression (SVR) were evaluated for coastal water quality estimation. In situ measurements (63 samples) collected during four days in 2011 and 2012 were used as reference data. Due to the limited number of samples, leave-one-out cross validation (CV) was used to assess the performance of the water quality estimation models. Results show that SVR outperformed the other two machine learning approaches, yielding calibration R2 of 0.91 and CV root-mean-squared-error (RMSE) of 1.74 mg/m3 (40.7%) for chl-a, and calibration R2 of 0.98 and CV RMSE of 11.42 g/m3 (63.1%) for SPM when using GOCI-derived radiance data. Relative importance of the predictor variables was examined. When GOCI-derived radiance data were used, the ratio of band 2 to band 4 and bands 6 and 5 were the most influential input variables in predicting chl-a and SPM concentrations, respectively. Hourly available GOCI images were useful to discuss spatiotemporal distributions of the water quality parameters with tidal phases in the west coast of Korea. 相似文献
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根据L/C双频共面SAR能够获取同一海域双波段电磁波后向散射系数,得到更多海洋目标特征信息的电磁散射特点,结合地球物理模型函数研究了一种新的SAR海面风场反演方法。利用L/C双频共面SAR的L和C两个波段的地球物理模型函数和后向散射系数等信息,通过地球物理模型函数联立以及构建和求解最小代价函数,直接从SAR数据本身获取海面风场信息,并借助辅助数据去除了风向的180°模糊,从而实现海面风场反演。仿真分析和海上机载同步飞行试验的研究结果表明,该方法可直接利用SAR数据本身获取精度较高的海面风速、风向;绝对辐射定标精度是决定海面风场反演精度的关键因素,海面风场反演误差随定标精度提高而减小;随着海面风速的增大,风速反演误差逐渐增大。论文提出的双频共面SAR海面风场反演方法解决了传统单波段单极化SAR海面风场反演存在的固有问题,机载同步飞行试验的海面风速和风向反演结果与调查船观测值的均方根误差分别为0.93 m/s和19.39°,可为星载SAR海面风场反演业务化和载荷研制提供支持。 相似文献
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利用卫星测高资料监测长江中下游湖泊水位变化 总被引：3，自引：1，他引：3
利用Envisat 1卫星的GDRs数据，根据适当的数据编辑准则，进行了必要的地球物理改正之后，研究分析了长江中下游鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖的水位变化及其与气候环境的关系，为长江流域水位变化与气候变化的长期性研究提供了一种有效的手段和方法。 相似文献