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传统的湖泊、海岸带测深主要是基于船载多波束系统或者机载激光雷达测深系统,但这些方式测量成本较高。因此提出了一种仅利用卫星观测数据,实现高分辨率动态水域地形图的获取方法,该方法基于ICESat-2单光子激光点云和Landsat图像数据的全球地表水数据集(GSWD),对所获取的高精度激光沿轨轮廓线与多年期湖泊水域边界等高线进行融合匹配。以美国最大的水库米德湖为实验区域,生成高程范围约为34 m的地形图结果,覆盖面积超过307 km~2,水平分辨率为30 m;在与机载激光雷达数据等现场实测结果的对比中,所绘制地形图均方根误差约为2 m。研究方法有望为水位波动较大或水质相对较好的内陆水体(例如湖泊)和沿海地区(例如潮间带)提供一种新的水陆交界区域地形图获取方法。 相似文献
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漫衰减系数是一个重要的海洋光学参数,能够为水体环境变化、水质分析以及水产养殖等方面提供基础性数据。针对目前船载实地测量效率与分辨率低、卫星遥感反演精度与分辨率较低的局限性,本文提出一种基于机载LiDAR测深水体波形的漫衰减系数提取方法。该方法首先通过分层异构模型的机载LiDAR波形分解算法得到水体散射回波,利用激光在水体中的衰减特性,构建漫衰减系数提取模型,最终获取大面积水域漫衰减系数的空间分布。采用西沙甘泉岛与江苏连云港两个航次的实测数据对所提算法进行了验证,本算法无需每个测深点的水底底部回波强度和深度即可反演得到漫衰减系数,并且在浑浊水域也可取得较好的效果,表明在中国近海利用机载LiDAR测深系统能够有效获取高精度的漫衰减系数。 相似文献
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卫星遥感反演水深（Satellite Derived Bathymetry, SDB）是获取浅海水深信息的有效手段。然而，其有效范围只限于光学浅水区域，在深水区域呈现“伪浅海”的失真现象。因此，如何准确识别SDB数据的有效范围对其广泛应用至关重要。本文基于高空间分辨率多光谱卫星影像，在深入分析深/浅水辐射亮度统计分布特征差异的基础上，提出一种数据驱动的水深反演有效性评价方法。该方法以卫星影像辐亮度信息的局域标准差作为特征，基于K-S检验方法对光学深水区域统计特征进行模型优选，并使用假设检验方法对深水无效区域对应的SDB进行识别。甘泉岛水域实验结果表明，该方法通过统计分布划分光学浅水与深水区域边界，可以有效识别光学深水区域产生的无效水深反演数据。在剔除无效区域数据后，光学浅水有效区域内水深反演平均绝对误差（MAE）为1.01，均方根误差（RMSE）为1.52。实验结果表明，本文提出的方法可准确识别SDB结果的有效区域，进而为浅海地形解译提供方法支撑。 相似文献
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通过分析1978年至今水深光学遥感的国内外主要研究成果,从被动光学遥感、主动光学遥感、遥感融合探测三个方面,对光学遥感浅海水深反演方法进行了系统性总结,对比分析了水深反演方法的优势和不足,探讨了存在的技术问题,并展望了浅海水深光学遥感技术的发展趋势。总结得到:主动光学遥感的水深探测精度最高,在0~15m浅海水深段,激光雷达遥感探测误差在厘米级,但仅限于机载平台;遥感融合探测方法精度次之,水深反演精度一般可比单源单时相提高10多个百分点;被动光学遥感中的高光谱水深反演精度一般要高于多光谱,平均相对误差可低至15%。被动光学遥感水深反演精度相对较低,但是数据源丰富、覆盖范围广、时效性强、水深反演模型较丰富,是目前浅海水深遥感反演的主要方法。主动光学遥感由于机动性强、测深精度较高,逐步成为应用和研究的热点,但是受空管以及飞机平台的航程限制,个别敏感区域飞机也不能到达。水深遥感融合探测可以充分地利用已有遥感影像资源,有效地挖掘多源、多时相信息,有助于提高水深遥感反演精度,但是多源遥感影像融合时会存在空间尺度问题,多时相反演融合中也会有底质及水下地形变化等因素对水深反演精度的影响。 相似文献
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海洋测深中的波浪效应改正技术 总被引：3，自引：5，他引：3
以GPS海洋测量手段为代表的现代海洋测量技术已经形成,海洋测量的测深、定位两大主题已得到较好的解决。但是,海洋水深测量数据的改正和归算理论与方法还需要进一步改进。本文对海洋测深中的波浪效应问题进行探讨,提出了波浪效应改正技术,为提高精密海底信息场测量与表征的精度,建立了海洋水深测量数据的改正和归算问题中由波浪效应引起的相关测深改正的数学模型。 相似文献
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多波束测深系统声速校正 总被引：13，自引：0，他引：13
海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。声速校正为多波束测深系统提供了正确的声速剖面,根据声速剖面垂向上的变化规律,对原始声速数据进行科学采点,运用软件方法或实验方法对声速剖面进行编辑获得声速数据,最终取得合理可靠的水深值。这里对南海SA12试验区采集的声速资料进行了分析,以SeaBeam2100多波速测深系统为例,对声速校正的技术方法进行了探讨。 相似文献
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受船载仪器、海况等要素限制,传统水深测量中浅水区域无法对浅海水深进行测量。为克服此困难,利用近年来新兴的机载激光测深系统(light detection and ranging system,简称LiDAR)进行浅海水深测量,用LiDAR获取的点云数据进行处理后得到的水下地形等深线与海图图载水深进行直观对比,同一坐标点下的点云水深与截图水深进行定量分析。结果表明,LiDAR获取的水深精度高,水深点密集,可更快获得浅海区域详细的高精度的水下地形。这些优点使其在近岸浅海海岸防护、围海造田、港口建设等海洋工程项目中应用前景广阔。此外目前国内LiDAR技术主要用于陆地,应用于浅海水深测绘还很少,本研究对机载LiDAR进行水深测量的研究进行了补充。 相似文献
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利用卫星高光谱数据反演南海岛礁区浅海地形无疑具有重要意义,它不依赖于常规水深测量数据,可获得较高反演精度,同时可获得海底反射率和海水光学参数。本文利用美国NASA EO-1卫星装载的高光谱成像仪Hyperion数据,以及Z P Lee提出的半分析模型和高光谱优化算法HOPE,反演南沙岛礁海域的浅海水深、海底反射率和固有光学参数。收集了覆盖南沙海域12个岛礁区9幅2007—2011年Hyperion L1数据,以及有关的水深现场测量资料。反演结果以中洲礁为例,0~15m水深范围,平均百分误差为14%,均方根误差为1.53,相关系数为0.96,0~25m水深范围,平均百分误差为15%,均方根误差为2.68,相关系数为0.93。中洲礁,中业岛,信义礁和双黄沙洲4个岛礁区浅海水深反演的平均百分误差为14%。研究结果证明,半分析模型和HOPE算法用于南中国海岛礁区浅海水深及光学参数测量效果良好,并可推广应用于在轨运行的中国HJ-1A卫星HSI高光谱数据及其他将投入运行的卫星高光谱数据。 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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在多光谱遥感浅海水深反演过程中,考虑到水体和底质影响,水深值和海水表面辐射亮度之间的线性关系不成立。本文以甘泉岛南部0～25m范围的沙质区域为研究区域,利用GeoEye-1多光谱遥感影像和多波束实测水深数据构建XGBoost非线性水深反演模型,研究了XGBoost算法用于水深反演的性能。以决定系数(R~2),均方误差(MSE)和平均绝对误差(MAE)作为评价指标,并与3种传统线性回归模型进行了对比分析。结果表明, XGBoost非线性水深反演模型的R~2、MSE和MAE分别为0.991、0.33m和0.44m,拟合程度最好,精度优于线性回归模型。为进一步探究各模型在不同水深的反演精度,将水深范围分成3段(0～8 m, 8～15 m, 15～25 m)分别进行精度验证和误差分析。结果表明, XGBoost模型在各分段的精度均优于线性回归模型, MSE依次为0.56 m, 0.14 m和0.43 m。可见,在单一底质区域下XGBoost模型的水深反演精度更高,且反演效果更稳定。 相似文献
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利用卫星多光谱数据反演浅海水深是水深测量的一种重要手段。已有水深反演方法是在研究区建立统一的数学参数的反演模型,未考虑由于海底底质和水质变化导致的空间非平稳性问题。本文使用地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression, GWR)对回归参数在空间上进行估计,针对GWR模型的带宽对反演精度的影响,使用了交叉验证(Cross Validation,CV)的方法来确定最佳带宽,并以南海永兴岛和甘泉岛海域为实验区,基于WordiVew-2多光谱数据对使用GWR模型的可行性和精度进行了验证。实验结果表明:永兴岛研究区GWR模型精度较线性回归模型提高了36.05%,在0~5,5~10,10~15和15~20 m区间,精度分别提高了49.46%,39.97%,12.36%和49.68%;甘泉岛研究区GWR模型精度较线性回归模型提高了8.08%,在0~5,5~10,10~15和15~20 m区间,精度分别提高了12.05%,16.23%,4.49%和12.23%,表明GWR模型具有更好的水深反演效果。 相似文献
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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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本文基于海浪波折射现象和浅水波理论,提出了一种基于单景高分辨率光学遥感影像的浅海地形提取方法。首先,基于浅水波理论推导出适用于浅海区域的水深与海浪波长、频率的定量关系,针对近岸光学遥感图像复杂的海浪特征,讨论了两种海浪波长提取方法,即FFT方法和剖面线法。然后提出了基于长距离波长波动分析的海浪频率计算方法,解决了单景遥感影像的波浪频率计算难题。最后,利用单景QuickBird高分辨率光学遥感影像,以海南岛三亚湾为研究区域进行了应用实验,结果表明,对12m以浅的浅海区域,在不需要任何辅助参数的情况下,反演获得了浅海地形(DEM),经与1:25000比例尺海图的水深对比验证,地形趋势吻合良好,反演水深的均方根误差为1.07m,相对水深误差为16.2%,表明该方法适合于浅海水下地形的提取,且具有无需实测水深数据和环境参数的支持的优点。 相似文献
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利用WorldView-2四波段卫星数据和电子海图数据,基于改进的耀斑改正算法和双波段比值算法,反演获得了3处典型海域的浅水水深。通过不同海域、不同耀斑条件下水深反演实验,探讨了RED,NIR波段在典型四波段水深反演中的作用和影响,发现在双波段比值法水深反演中,引入RED+NIR波段进行耀斑改正处理,可以增加珊瑚、海藻等绿色物质覆盖海底的反射率,有效地提高该类海域的水深反演精度。基于耀斑改正的多光谱水深反演方法,适用于中轻度耀斑条件下,水质较清澈的浅海水深反演,可在国内外典型四波段卫星数据水深反演中推广应用。 相似文献
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卫星水深反演是水深测量的一种重要手段，其中Stumpf比值算法和Lyzenga多项式算法应用广泛并诞生了大量改进算法，但这些算法没有顾及不同光谱的测深极限与适用范围，为此本文提出一种基于光谱分层的水深反演方法。首先，根据红、绿、蓝光谱对水体的穿透能力差异，提出一种基于影像本身的无参数光谱分层策略，提取红光层、绿光层、蓝光层；然后，根据不同光谱层的波段测深性能，分光谱层构建水深反演优化模型，获取浅海水深反演结果。以我国南沙海域长线礁和美属维尔京群岛巴克岛为实验区，本文方法对经典Stumpf比值算法和Lyzenga多项式算法进行改进后，水深均方根误差、平均绝对误差、平均相对误差分别降低了0.41～0.89 m、0.35～0.65 m、4%～19%，尤其在红光层，即水深较浅区域，平均相对误差降低了58%～149%，精度提升明显。因此，改进算法在提高卫星水深反演效果方面具有可行性和有效性。 相似文献
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ICESat-2卫星搭载先进的光子计数式激光雷达ATLAS,使用全新的测量方式获取海量的光子点云数据.光子计数激光点云由于受海洋表面噪声以及水中穿透性较强等因素影响,现有的去噪算法在浅海区域海面去噪上存在一定的局限性.针对上述问题,本文提出了一种基于改进DBSCAN参数的去噪算法,通过利用点云数据集自身分布特性生成候选Eps参数,自动寻找最优Eps参数,改进现有的DBSCAN去噪算法,并在南海两处岛礁区域进行实验验证.实验表明该算法在浅海区域的去噪精度达到98％,优于传统算法的去噪精度,该研究可为ICESat-2海面点的去噪工作提供参考. 相似文献