【摘要】：本文在國家高技術研究發(fā)展計劃項目和HY-1A衛(wèi)星應用項目的支撐下，面向HY-1A CCD進行海洋水色遙感應用的需求，開展了大氣修正與水體組分濃度反演的研究。論文的工作包括： (1)在輻射傳輸模擬的基礎上，針對HY-1A CCD建立了基于查找表技術的一類水體大氣修正算法，可以由1～4波段的TOA反射率反演得到1～2波段的離水反射率等參量。其中，瑞利反射率可以用與角度和波長有關的傅立葉級數(shù)近似。氣體吸收透過率可以用空氣質(zhì)量的三次多項式來近似其角度依賴性，與含量有關的水汽和臭氧透過率也可以用空氣質(zhì)量和氣體含量的簡單關系式來近似。將瑞利查找表和氣體吸收透過率公式用于HY-1A CCD數(shù)據(jù)處理的總體效果良好。建立了散射透過率查找表，構造了τ_a(?)γ=ρ_(mix)/ρ_r和p_(as)(?)ρ_A兩類氣溶膠查找表(考慮了吸收性氣溶膠)，并提出了4個針對一類水體的氣溶膠修正算法。采用模擬數(shù)據(jù)的處理試驗表明，基于τ_a(?)γ查找表的算法效果最好，該算法對模擬數(shù)據(jù)的處理結果很好。 (2)在輻射傳輸模擬的基礎上，針對HY-1A CCD建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術的一類水體大氣修正算法，可以由3、4波段的ρ_A和3個角度反演得到1、2波段的ρ_A、大氣透過率和氣溶膠光學厚度等參數(shù)�；谀M數(shù)據(jù)的性能評估試驗表明，網(wǎng)絡模型的反演是成功的，且對添加±5％的隨機噪聲不太敏感，具有較高的“魯棒性”。與基于查找表方法的算法相比，網(wǎng)絡算法具有最高的R~2和最低的RMSE，而且，在處理未參與網(wǎng)絡模型和查找表建立的氣溶膠數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡算法的結果明顯好于查找表算法，因此，可以認為網(wǎng)絡算法具有更好的氣溶膠內(nèi)插能力。由于其同時具有高速處理的特點，采用網(wǎng)絡算法進行一類水體大氣修正處理也是一個不錯的選擇。 (3)在輻射傳輸模擬的基礎上，針對HY-1A CCD建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術的二類水體大氣修正算法，可以由1～4波段的經(jīng)過瑞利和氣體吸收修正的TOA反射率和3個角度反演得到1～4波段的離水反射率和氣溶膠光學厚度等參數(shù)�；谀M數(shù)據(jù)的性能評估試驗表明，網(wǎng)絡模型反演的總體效果良好，但相比于一類水體網(wǎng)絡算法，二類水體網(wǎng)絡算法對數(shù)據(jù)噪聲較為敏感。針對HY-1A CCD數(shù)據(jù)的處理試驗表明，除了在非常渾濁的水體，反演結果基本合理。 (4)針對HY-1A CCD，建立了基于遺傳優(yōu)化技術的三組分濃度反演算法，可以由1～4波段的R(0~-)同時反演三組分濃度。模擬反演試驗表明，應用HY-1A CCD同時反演三組分濃度的效果很好，其中，懸浮物的反演效果最佳，黃色物質(zhì)其次，只是葉綠素在低濃度時較差。因此，HY-1A CCD可以用于二類水體組分反演，其在懸浮物反演方面的優(yōu)勢明顯。引入±10％的數(shù)據(jù)偏差時，模型反演的懸浮物濃度最大平均相對誤差不超過16％。 最后，就算法的完善提出了需進一步開展的研究工作。
【圖文】：

(a)圖3.14從彩色合成圖(b)(側C舊采用B3舊刀Bl)與位置法水陸掩模結果的疊加圖其中，淺色的為掩模結果，(a)為HIADLRD2249ol628.LIB，徹為HIADLR0303603800.LIB.3.25結論基于針對H-YIACCD波段設置的大量數(shù)據(jù)模擬與分析發(fā)現(xiàn)，瑞利反射率可以用與角度和波長有關的傅立葉級數(shù)近似。這種近似計算的相對誤差均在1了量級或更小，可用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，且對計算資源的要求很少。波段平均效應對瑞利反射率計算的影響，由大到小依次是波段2、波段4、波段3(波段1)。當天頂角(600時，計算時忽略波段平均效應，波段2和波段4的相對誤差分別大于.27%和1.8%，波段1的相對誤差也可以達到1.3%，波段3的相對誤差小于.05%。因此，計算瑞利反射率時不應使用中心波長進行計算，特別是波段2和波段4。應用該查找表進行H-YIACCD數(shù)據(jù)處理的總體效果不錯，但進一步的評估還有待進行，特別是需要先確定H-YIACCDLIB數(shù)據(jù)的定標精度。

01.52乃2乃3乃3‘54乃4j4，9圖3.27HIADLRD303603800.LIB得到的進行了氣體吸收修正的單波段瑞偽彩色分割圖:3結論基于針對HY.1ACCD波段設置的大量數(shù)據(jù)模擬與分析發(fā)現(xiàn)，吸收透過率都可以用空氣質(zhì)量的三次多項式來近似其角度依賴性，，與含量有關的水汽和臭氧透過率也可以用空氣質(zhì)量和氣體含量的簡單關系式來近似。這些近似關系可用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，以修正氣體吸收的影響，且對計算資源的要求很少.由于傳感器的波段較寬，因此各種透過率需進行光譜等效計算。這導致利用光譜等效后的上行與下行透過率的乘積來近似雙程透過率會存在偏差，在實際數(shù)據(jù)處理時應盡量避免采用單程透過率來計算雙程透過率(除波段1在天頂角毛70。之外)。但是，以波段等效后的單種氣體透過率的乘積來近似總吸收透過率是可以的，這使得在數(shù)據(jù)處理時，可以根據(jù)輔助氣象數(shù)據(jù)中的水汽和臭氧的實際濃度分別計算水汽和臭氧透過率，以提高計算精度。以瑞利反射率計算為例，除波段1外，氣體吸收對反射率計算的影響均較大，需進行修正，否則會影響大氣修正過程中對大氣貢獻的估計。對模擬數(shù)據(jù)的處理結果表明，本節(jié)所建立的方法可以滿足計算上的需要，對于H丫IACCD衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理效果也較好，但受數(shù)據(jù)
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（海洋研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：P714.8

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本文編號：2705296