針對現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)缺乏的情形,提出了一種新的利用GOCI影像反演渤海海域表層懸浮泥沙濃度（SSC）的方法。應用mMUMM大氣校正算法對GOCI數(shù)據(jù)進行大氣校正處理得到的GOCI遙感反射率產(chǎn)品后,以MODIS影像反演得到的表層懸浮泥沙濃度（SSC）作為參考值,對已應用于渤海的4種SSC反演模型進行參數(shù)化擬合,最后通過對比確定了效果最好的參數(shù)化SSC經(jīng)驗模型并且進行了驗證。驗證結(jié)果顯示最優(yōu)參數(shù)化模型的平均相對誤差絕對值（16.0%）和均方根誤差（12.2 mg/L）均相對較低,表明該模型可適用于渤海海域GOCI數(shù)據(jù)的SSC反演。通過采用建立的最優(yōu)參數(shù)化SSC反演算法對2015年12月至2016年11月的GOCI數(shù)據(jù)對渤海海域的季節(jié)平均SSC進行了估計和分析。相比其他區(qū)域,渤海灣、萊州灣、遼東灣等3個海灣和黃河口附近沿岸SSC相對較高;3個海灣水體區(qū)域,從沿岸向離岸方向SSC由高變低,具有明顯的濃度梯度;季節(jié)上,整個渤海海域SSC在冬季最高,夏季最低,春季與秋季相差不大。渤海SSC這些明顯的空間分布特征、季節(jié)變化特性與前人研究結(jié)果一致,表明該算法應用于渤�？尚小� 

【文章來源】：海洋湖沼通報. 2020,(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

MODIS與GOCI數(shù)據(jù)555nm波段輻亮度影像

SSC=0.6358×exp(87.65×Rrs555) (3)表2 模型擬合結(jié)果Table 2 Model fitting results 模型 系數(shù) RMSE R2 SSC=a*exp(b*Rrs555) a=0.6358,b=87.65 0.56 0.93 SSC=a* (Rrs555)b a=4707,b=1.808 0.65 0.91 SSC=10a+b*( Rrs555+Rrs670)-c*(Rrs490/Rrs555) a=0.2004,b=16.27, c=0.2272 0.70 0.90 SSC=10a+b*( Rrs745/Rrs555)+c*( Rrs680/Rrs490) a=0.3831,b=-0.3251,c=0.2464 1.92 0.24

為檢驗公式(3)的精度,選取了研究區(qū)內(nèi)基本無云影響的2015年4月22日MODIS和GOCI影像進行驗證。根據(jù)前述模型優(yōu)化的有關步驟進行數(shù)據(jù)處理得到SSC參考值和GOCI遙感反射率后,進一步利用公式(3)對GOCI遙感反射率數(shù)據(jù)進行SSC反演(圖3(a)、(c)分別表示了MODIS和GOCI對應的SSC反演結(jié)果,其中MODIS數(shù)據(jù)使用Yu模型反演,GOCI數(shù)據(jù)使用公式(3)反演),最后使用圖2的網(wǎng)格點提取出對應的MODIS和GOCI反演的SSC進行驗證,結(jié)果如圖5所示,其中實線表示由散點擬合的直線(y = 0.8748x+1.0239, R2 = 0.8993),虛線表示直線y = x。從圖5可以看出,樣點均勻分布在實線兩側(cè)。由R2(0.8993)可知,模型預測值與參考值有較高的相關性。進一步計算得到平均相對誤差絕對值(Mean ARE)為16.0%,均方根誤差(RMSE)為12.2 mg/L。相關散點分布和統(tǒng)計結(jié)果表明公式(3)對應的SSC反演模型精度很好,可以應用于渤海海域SSC的估算。圖5 SSC散點圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于GOCI的渤海懸浮物分布及日變化遙感初探[J]. 孟慶輝,王林,陳艷攏,王祥,曾怡樂.  海洋技術學報. 2018(06)
[2]Ⅱ類水體懸浮泥沙遙感監(jiān)測技術綜述[J]. 龐毓雯,周斌,殷守敬,于之鋒,華康,何賢強.  杭州師范大學學報(自然科學版). 2016(01)
[3]渤黃海海域懸浮體季節(jié)性分布及主要運移路徑[J]. 肖合輝,王厚杰,畢乃雙,吳曉,王愛美,張勇.  海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì). 2015(02)
[4]基于GOCI的近岸高濃度懸浮泥沙遙感反演——以杭州灣及鄰近海域為例[J]. 江彬彬,張霄宇,黃大松,杜泳,楊頂田,姚玲玲.  浙江大學學報(理學版). 2015(02)
[5]渤海表層懸沙的時空分布特征及其動力成因[J]. 龐重光,李坤,于煒.  海洋科學進展. 2014(04)
[6]黃渤海風、浪、流等海洋水文要素特征分析[J]. 張江泉,鄭崇偉,李榮川,錢粵海.  科技資訊. 2013(31)
[7]渤海表層懸浮泥沙的空間模態(tài)及其時間變化[J]. 龐重光,于煒.  水科學進展. 2013(05)
[8]渤海海底地形特征[J]. 陳義蘭,吳永亭,劉曉瑜,周興華,雷寧.  海洋科學進展. 2013(01)
[9]渤海懸浮物分布的遙感研究[J]. 崔廷偉,張杰,馬毅,趙文靜,孫凌.  海洋學報(中文版). 2009(05)
[10]懸浮泥沙濃度的測量[J]. 唐兆民,何志剛,韓玉梅.  中山大學學報(自然科學版). 2003(S2)

博士論文
[1]黃河口水體生物光學性質(zhì)逐時變化的靜止海洋水色衛(wèi)星遙感探測研究[D]. 郝艷玲.中國海洋大學 2012

碩士論文
[1]基于GOCI影像的長江口及鄰近海域有色溶解有機物（CDOM）遙感反演及其逐時變化分析[D]. 孫璐.浙江大學 2017
[2]極軌和靜止軌道衛(wèi)星多傳感器反演長江口表層懸浮顆粒物濃度及其變化[D]. 彭翔翼.華東師范大學 2015
[3]基于GOCI的渤黃海懸浮物濃度遙感反演及缺失數(shù)據(jù)填補研究[D]. 于小淋.中國海洋大學 2013
[4]黃海懸浮體分布及季節(jié)性變化[D]. 余佳.中國海洋大學 2012



本文編號：3618365