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根据遥感水深反演原理,利用海南岛龙湾港的WorldView-2多光谱卫星数据和海图水深资料,通过对水深进行0~2,2~5,5~10,10~15和15~20 m的分区处理、潮汐改正和海图水深数据与相应图像波段反射率值的相关性分析及回归分析,建立了浅海水深线性回归反演模型,开展了浅海水深的实际计算与精度分析。结果表明:对不同水深范围分别建立线性回归模型反演的水深精度要高于未分区建立的模型;分区模型中,多波段模型在0~5 m的反演精度最高,而双波段比值模型在5~20 m的反演精度最高,但是反演水深在最浅处的精度还有待提高。本文方法提取的水深与海图水深数据变化趋势基本相似,可以满足海洋科学研究对大范围浅水水下地形探测的要求。 相似文献
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基于半经验遥感模型,开展广东省雷州湾SPOT-5影像不同水深范围的遥感反演及误差分析,给出不同模型对应的最佳水深范围和不同水深范围的最佳反演模型,结果如下：红光单波段模型、红光-绿光双波段模型、绿光-红光-近红外三波段模型均在2～5m水深范围内反演误差最小,分别为16.7%,13.2%和17.1%。0～2m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为34.3%;2～5m水深范围内,红光-绿光双波段模型反演误差最小,为13.2%;5～10m水深范围内,红光-近红外双波段模型反演误差最小,为19.3%;10～20m水深范围内,三波段模型反演误差最小,为31.5%。 相似文献
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GF-1 WFV图像经验模分解的光谱保真性与水深遥感探测 总被引：1，自引：2，他引：1
水深是海洋环境的重要参数之一，水深遥感反演是水深测量的一种重要手段。经验模分解（EMD）具有剔除小尺度波浪信息，留下大尺度水下地形信息的特性。本文利用EMD对高分一号卫星宽幅影像进行尺度变换，使用光谱相关系数、光谱角、光谱偏差和光谱相对偏差等评价指标，对剩余层图像进行光谱保真性分析；利用改进的对数转换比值模型对原始影像和剩余层图像进行水深反演，并进行相关性分析与精度评价。研究结果表明:（1）评价指标显示EMD变换后影像具有相当的保真性；空间断面分析表明EMD去除了小尺度的噪声信息，保留了水下地形变化信息。（2）经均匀分布的检查点验证，两区域的原图像反演水深和实测水深的相关性较好，相关系数达0.75以上，且两种波段组合的MAE和MRE均不超过2.42 m和8.5%。（3）对EMD的全部10层进行水深反演，蓝绿波段的MAE和MRE均不高于1.62 m和5.8%；绿红波段的MAE和MRE均不高于1.93 m和6.9%。（4）对于不同的波段组合，蓝绿波段组合在各剩余层的水深反演效果明显优于绿红波段，经EMD后的水深反演效果明显提高。（5）20~30 m水深段的反演精度整体要高于30~40 m，该模型应用于较浅水深段更具优势。 相似文献
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珠江口水深遥感反演研究 总被引：1，自引：0，他引：1
建立了珠江口2个试验区遥感测深的多种统计相关模型,并选取相关性最好的模型进行水深反演和结果分析,探讨了不同悬沙浓度情况下遥感测深的可能性和实用性。结果表明,对于悬浮泥沙浓度大的试验区1,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性<0.5,实际反演水深的能力较差,加入了泥沙因子的统计相关模型相关性有较大提高,但水深反演精度仍不高,达不到实际应用的精度;而悬浮泥沙浓度较小的试验区2,实测水深值和遥感各波段DN值的相关性基本大于0.7,但加入泥沙因子后水深值和遥感波段的相关系数并没有提高,以B2为反演因子的指数模型反演精度最高,5～10m水深段的反演效果最好,平均相对误差为22.5%、平均绝对误差为1.56m,模型总体平均相对误差为31.9%、总体平均绝对误差为1.92m,反演结果较好地反映了试验区2的水深情况。从所建模型来看,非线性模型的反演效果均好于相应的线性模型,多因子模型好于单因子模型。 相似文献
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澙湖是中国北方重要的滨海生态系统之一,水深较浅、透明度较低、底质类型复杂、人类干扰频繁等特点导致澙湖水深资料长期缺乏或存在较大误差,极大地制约了澙湖生态系统的研究和保护。本研究在现场实测水深的基础上,使用IKONOS高分辨率卫星影像,将山东荣成月湖水域划分为浅水区、植被区和深水区三类分别进行水深反演。研究表明红光波段(Band3)对水深的敏感性最高,分区建立线性回归模型反演水深的精度高于不分区的精度,多波段组合模型的反演精度最高,植被对水深反演的精度影响较大。反演结果表明,月湖水深最深处达271.23cm,水深反演的平均相对误差为13.16%。 相似文献
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随着卫星遥感技术的不断发展,高分辨率卫星影像逐渐应用到水深遥感反演领域。利用Worldview-2高分辨率卫星数据和电子海图数据,基于双波段比值法,反演获得实验区域20m以浅的水深。实验表明,Worldview-2等高分辨率多光谱卫星数据,具有一定反演浅水水深的能力,但在5m以浅的水域反演误差较大;双波段比值法,这种半经验半理论的模型,在水深遥感反演中具有更好的适用性;对比了一次线性、二次多项式、指数、对数等拟合方法,发现对数拟合的方法获取绝对水深,其精度相对其他方法更高。 相似文献
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《海洋技术学报》2018,(6)
水深是浅海重要的地形要素,利用遥感手段探测水深具有经济、高效等优势。利用"高分二号"多光谱遥感数据,采用不同波段组合的对数线性模型、Stumpf对数转换比值模型和改进的对数转换比值模型,以香港平洲岛为研究区域进行水深反演,并开展精度评价。结果表明:对数线性模型、Stumpf对数转换比值模型和改进的对数转换比值模型中,B1,B2,B3和B4(蓝、绿、红和近红外)4波段组合的对数线性模型水深反演精度最高,其检查点平均绝对误差MAE为1.63 m,平均相对误差MRE为12.67%,决定系数R2达0.80;0~5 m,5~10 m,10~15 m,15~20 m分水深段分析发现,3种模型在10~15 m水深段的水深反演效果均较好,最小的平均绝对误差MAE和平均相对误差MRE分别为1.09 m和8.99%,10 m以浅和15 m以深的反演误差较10~15 m的较大,显示上述模型更适合于中等浅水区域的应用。 相似文献
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传统的水深测量方法多通过舰载声纳实地探测的方法，灵活性较差且水深资料更新周期长，并且在某些海域，船只往往难以靠近从而无法完成测量。本文使用七连屿海域附近的WorldView-2多光谱遥感影像构建了基于梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)算法的水深反演模型，并利用单波束与人工测量相结合的水深数据，与传统的单波段模型、双波段模型以及BP神经网络水深反演模型的水深数据进行了水深反演精度对比。结果表明，在0～20 m深海域，GBDT模型反演精度高于其他模型，且更符合实际水深，其检验点的R2为0.9664, RMSE为0.94 m, MAE为0.75 m, RME为19%。 相似文献
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基于BP人工神经网络的水体遥感测深方法研究 总被引：5，自引：0，他引：5
利用Landsat7ETM＋遥感图像反射率和实测水深值之间的相关性,建立了动量BP人工神经网络水深反演模型,并对长江口南港河段水深进行了反演.结果表明：具有较强非线性映射能力的动量BP神经网络模型能较好地反演出长江口南港河段的水深分布情况;由于受长江口水体高含沙量的影响,模型对小于5 m的水深值反演精度较高,而对大于10 m的水深值反演精度较低. 相似文献
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基于Landsat-8遥感影像和LiDAR测深数据的水深主被动遥 总被引：1，自引：0，他引：1
主被动遥感结合反演远海岛礁周边水深信息,不仅可以有效弥补传统测深方法覆盖范围小且费时费力的不足,也可为航运安全、海洋减灾、生态环境保护等领域提供基础资料。以夏威夷瓦胡岛周边水深反演为例,应用Landsat-8多光谱遥感数据和机载Li DAR测深数据,开展了不同密度Li DAR测深数据对水深多光谱遥感反演精度的影响分析、不同水深网格化处理方法对水深遥感反演结果的影响分析和基于少量Li DAR控制区块的大区域水深反演能力分析三方面的研究工作。结果表明:(1)Li DAR测深数据密度的改变对水深反演结果的影响不大,变化后的水深反演结果与原始的水深反演结果相比,平均相对误差变化在0.3%以内,平均绝对误差变化在0.03m以内;(2)采用均值格网处理方法的多光谱遥感水深反演精度要略高于采用中值格网处理方法的水深反演精度,具体体现在均值的平均绝对误差要比中值的低0.04~0.05 m,平均相对误差低1%~10%,反演结果的残差分布显示在0~2 m和20~25 m的水深段内均值统计法的残差分布更集中且其平均值接近于0 m,而在其它水深段二者的残差分布基本相同;(3)基于少量Li DAR控制区块的大区域遥感水深反演结果较为理想,两个检查区块的水深反演结果 R2、平均绝对误差和平均相对误差分别为:0.877,1.66 m,3.5%和0.941,1.62 m,28.4%。反演结果分段分析表明各水深段内反演的精度都比较理想,平均绝对误差除20~25 m水深段外,均低于2.5 m,平均相对误差除0~2 m,2~5 m外,均低于25%。 相似文献
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Modeling of long-wavelength gravity anomaly is crucial for bathymetry inversion with a gravity-geologic method. We propose a new method, named as iGGM, to approximate the long-wavelength gravity anomalies by using a finite element method based on an adaptive triangular mesh which is constructed by uneven control points. The mesh size is suitably controlled to ensure that there are several control points in each grid. By using iGGM, the bathymetry in the South China Sea (Test Area #1: 112°E–119°E, 12°N–20°N) and East China Sea (Test Area #2: 125°E–130°E, 25°N–30°N) is estimated. The performance of the method was evaluated by comparing the predictions with Earth topographical database 1 (ETOPO1) model and shipborne depths in the test points. Results show that the depths derived by iGGM have a strong correlation with the shipborne depths. In the test points, the mean values of their differences are smaller than 10 m. The standard deviations of their differences are smaller than 120 m and their correlation is stronger than 0.98. Meanwhile, the results provided by the iGGM model are comparable with that obtained by the ETOPO1 model, e.g., the differences between iGGM and ETOPO1 models in test points for Test Areas 1 and 2 are 116 and 70 m in standard deviation, respectively. 相似文献
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The contribution of bathymetry to the estimation of gravity field related quantities is investigated in an extended test area in the Mediterranean Sea. The region is located southwest of the island of Crete, Greece, bounded between 33ˆ ≤ ϕ ≤ 35ˆ and 15ˆ ≤ λ ≤ 25ˆ. Gravity anomalies from the KMS99 gravity field and shipborne depth soundings are used with a priori statistical characteristics of depths in a least-squares collocation procedure to estimate a new bathymetry model. Two different global bathymetry models, namely JGP95E and Sandwell and Smith V8, are used to derive the depth a priori statistical information, while the estimated model is compared against both the global ones and the shipborne depth soundings to assess whether there is an improvement. Various marine geoid models are estimated using ERS1 and GEOSAT Geodetic Mission altimetry and shipborne gravity data. In that process, the effect of the bathymetry is computed using both the estimated and the original depths through a residual terrain modeling reduction. The TOPEX/Poseidon Sea Surface Heights, known for their high accuracy and precision, and the GEOMED solution for the geoid in the Mediterranean are used as control for the validation of the new geoid models and to assess the improvement that the estimated depths offer to geoid modeling. The results show that the newly estimated bathymetry agrees better (by about 30 to 300 m) with the shipborne depth soundings and provides smoother residual geoid heights and gravity anomalies (by about 8-20%) than those from global models. Finally, the achieved accuracy in geoid modeling ranges between 6 and 10 cm (1σ). 相似文献
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一般高潮线与2 m等深线反映黄河三角洲冲淤变化的对比 总被引：1，自引：0，他引：1
黄河三角洲是我国乃至世界上陆地动态变化最快的地区之一,其冲淤变化备受关注.利用从遥感影像提取一般高潮线和从实测水深提取2 m等深线反映海岸冲淤的两种方法,对钓口河嘴、清水沟河嘴和清8河嘴分别进行了冲淤面积（淤积、蚀退和净造陆面积）的计算,并对两种方法得到的结果进行了对比.结果显示,两种方法相差较大,钓口河嘴、清水沟河嘴和清8河嘴,2 m等深线反映的冲淤面积（无论是淤积、蚀退还是净造陆面积）绝对值比一般高潮线反映的冲淤面积绝对值都明显偏大.在反映黄河三角洲冲淤变化上,遥感影像提取的一般高潮线可反映陆上三角洲的冲淤变化,实测水深则反映水下三角洲的冲淤变化. 相似文献
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Natural events constantly alter nearshore bathymetric properties. Hurricanes particularly affect bathymetry as they pass over a body of water. To compute an accurate forecast or recreate a hurricane's effects through hindcasting techniques, an operational bathymetry data set must be known in advance. However, obtaining and maintaining current and accurate bathymetric data can be costly and difficult to manage. In this paper we examine the extent to which variations in nearshore bathymetry affect the storm surge at the coast. A common question for wave and surge modeling is, “how good is the bathymetric data?” If we can allow for a range of fluctuations in the bathymetry without significantly adjusting the results of the surge predictions, we can potentially save months of field work and millions of dollars. A one-dimensional (1D) analytical solution for waves and water level is developed for initial testing. In the 1D case we find that as long as the amplitudes of the bathymetric fluctuations are less than 60% of the original depth, the surge at the coast is within ± 10% of the surge generated on the initial bottom slope. If the fluctuation produces a hole, a deepening of the local bathymetry, within 80% of the local water depth, the coastal storm surge calculated is still within 10% of the unperturbed value computed for bottom slopes shallower than 1:20. In addition, we find there is an optimum distance offshore for each sloped profile that corresponds to a depth between 25 and 40 m, beyond which the effects of bathymetric fluctuations begin to decrease. A coupled 2D modeling system is implemented to test our hypothesis along a realistic coastline. After selecting three study sites, we vary the bathymetry at the selected locations by ± 20%. Consistent with the 1D tests, the storm surge at the shoreline varies by less than 5%. 相似文献
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水深反演对于浅海地形调查、海岸带保护和开发具有重要的意义。本文选取南海东锣岛海域为研究区,采用SPOT-6 6 m高分辨率数据,基于SPOT-6多光谱数据和水深实测值分别建立蓝-绿、蓝-红等6个波段比值模型。结果显示,绿-红波段的比值模型精度最高,R2值达到0.706 4,这对于反演热带海洋地区水深具有一定借鉴意义。基于该模型的反演结果对不同水深范围内的平均相对误差进行比较,结果表明:0~5 m水深范围反演误差较高,主要由于该范围水体情况较复杂,5～10 m 水深范围内平均相对误差最小为13.62%,而随着水深的增加,反演的误差增大,分析误差的主要来源是海水中的悬浮颗粒物、黄色物质、叶绿素质量浓度等方面的影响。 相似文献
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Michelle L. McIntyre David F. Naar Kendall L. Carder Brian T. Donahue David J. Mallinson 《Marine Geophysical Researches》2006,27(2):129-136
We present a large-scale quantitative test of a hyperspectral remote-sensing reflectance algorithm. We show that coastal bathymetry
can be adequately derived through model inversions using data from the Airborne Visible-Infrared Imaging Spectrometer instrument.
Data are analyzed from a shore-perpendicular transect 5 km offshore Sarasota, Florida at water depths ranging from 10 m to
15.5 m. Derived bottom depths are compared to a high-resolution multibeam bathymetry survey. Model-derived depths are biased
4.9% shallower than the mean of the multibeam depths with an RMS error of 7.83%. These results suggest that the model performs
well for retrieving bottom depths from hyperspectral data in subtropical coastal areas in water depths ranging from 10 m to
15.5 m. 相似文献