曹妃甸近岸海域水色遙感大氣校正與懸沙濃度反演.pdf

1、懸浮泥沙濃度是海洋水體水質(zhì)評價的重要參數(shù)之一,然而,傳統(tǒng)的懸沙調(diào)查方法是用船逐點采樣分析,存在調(diào)查速度慢、周期長、覆蓋面小、同步站點少等缺點,很難用于大面積水域的懸浮泥沙含量連續(xù)同步的準(zhǔn)確監(jiān)測。利用遙感技術(shù)手段可實現(xiàn)對水體懸浮泥沙濃度的實時監(jiān)測,大大的提高了工作效率。然而,從遙感傳感器接收到的總輻射量中來自水體的信號離水輻射率甚微,85％以上的信號是來自瑞利散射和氣溶膠散射[1.2.3.4]。因此,準(zhǔn)確獲取水色要素遙感信息的前提是進(jìn)行精

2、確的大氣校正。如何將水體信息同大氣信息分離,是水色遙感得以應(yīng)用的關(guān)鍵,直接影響水體組分反演等后續(xù)分析的精度。
　　曹妃甸近岸海域水體屬于典型的二類水體,水體的光學(xué)特性主要受懸浮泥沙濃度的影響。本文以2009年4月8日的美國陸地衛(wèi)星LandSat-5為數(shù)據(jù)源,采用黑暗像元法、ATCOR2模型法、MORTRAN模型法和經(jīng)驗線性法四種大氣校正方法從遙感影像上提取水體遙感反射率,并與準(zhǔn)同步實測水體光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。對校正影像的TM3和

3、TM2做比值運(yùn)算,結(jié)果表明波段的比值運(yùn)算可以更進(jìn)一步削弱大氣的影響。為了定量化的比較四種方法的校正結(jié)果,運(yùn)用敏感因子TM3/TM2建立的二次多項式反演模型Y=69.204-256.761*X+270.488*X2分別對懸沙濃度進(jìn)行反演,反演結(jié)果顯示,泥沙濃度小于20mg/l的區(qū)域反演精度較差。而曹妃甸近岸海域?qū)崪y的49個站點中,懸沙濃度小于20mg/l的站點占59.1%,為了提高研究區(qū)的泥沙反演精度,采用輻射傳輸模型和統(tǒng)計模型相結(jié)合的方

4、法,對不同濃度區(qū)域運(yùn)用不同模型分別進(jìn)行大氣校正。研究結(jié)果表明,泥沙濃度的反演精度明顯提高,這一結(jié)果也說明,多個模型聯(lián)合進(jìn)行大氣校正,其結(jié)果比單個模型的校正更為有效。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　1、曹妃甸近岸海域水體TM影像大氣校正方法(黑暗像元法、ATCOR2模型法、MORTRAN模型法和經(jīng)驗線性法)研究;
　　2、基于水體實測光譜反射率的大氣校正結(jié)果精度評定與分析;
　　3、基于泥沙反演結(jié)果的大氣校正精度評定與分析;

5、
　　4、輻射傳輸模型與統(tǒng)計模型相結(jié)合的大氣校正方法研究;
　　5、基于大氣校正聯(lián)合模型的曹妃甸近岸海域泥沙濃度遙感反演與分析。
　　研究結(jié)果表明:
　　1.運(yùn)用四種方法分別對曹妃甸地區(qū)TM影像進(jìn)行大氣校正,黑暗像元法的平均相對誤差為47.6%,ATCOR2模型法平均相對誤差為40.52%,MORTRAN模型法平均相對誤差為31.53%,經(jīng)驗線性法平均相對誤差為22.26%;
　　2.經(jīng)驗線性法大氣校正,對