[發明專利]高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法

有效

• 申請號: 201911058658.7
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110749568B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張玉超;褚喬;馬榮華
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法，其特征在于，所述湖泊指高渾濁富營養化湖泊，所述方法包括以下步驟：

1)確定參考波段λ_ref；

基于高渾濁富營養化湖泊表層水體中主要光學活性組分的吸收光譜特征，選取計算水體光學組分吸收系數的基本參考波段為位于近紅外波段的MODIS波段748nm；

2)確定后向散射系數的冪指數曲線指數Y；

依據野外實測數據，結合生物光學模型，分析水體主要光學活性組分的濃度與水體后向散射系數的波段指數Y之間的關系，基于非色素顆粒物SPM濃度確定Y值，其最佳算法的表達形式如下：

ln(C_SPM)＝0.0121(R_rs(555)/R_rs(748))²-0.3452(R_rs(555)/R_rs(748))+4.7784

Y＝C_SPM*0.0103+1.6386

其中，R_rs(555)和R_rs(748)指MODIS波段555和748nm處離水遙感反射率，C_SPM指表層水體中非色素顆粒物的濃度，b_bp(λ)為顆粒物在λ處的后向散射系數，λ為波長；

3)確定黃色物質和非色素顆粒物的吸收系數冪指數函數曲線斜率參數S_dg；

基于野外實測數據確定黃色物質和非色素顆粒物的吸收系數冪指數函數曲線斜率參數S_dg；

4)浮游植物色素吸收系數的估算；

在已知表層水體總吸收系數的基礎上，基于野外實測數據，通過構建浮游植物色素、非色素顆粒物與黃色物質的吸收系數與水體遙感反射比之間的關系，分步實現表層水體吸收系數的分解，繼而確定浮游植物色素吸收系數。

2.根據權利要求1所述的高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法，其特征在于，所述步驟3)中，S_dg的平均值為0.01453。

3.根據權利要求1或2所述的高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法，其特征在于，所述步驟3)中，在已知S_dg的情況下，非色素顆粒物和黃色物質的吸收系數之和表達形式為：

a_dg(λ)＝a_dg(440)*exp[-S_dg*(λ-440)] (2)

其中，a_dg(λ)是在波段處的非色素顆粒物和黃色物質的吸收系數之和。

4.根據權利要求1所述的高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法，其特征在于，所述步驟4)中，在已知表層水體總吸收系數的前提下，浮游植物色素吸收系數計算公式如下：

r_rs(λ)＝R_rs(λ)/(0.52+1.7R_rs(λ))

a_ph(440)＝a(440)-a_dg(440)-a_w(440) (3)

式中，r_rs(λ)為水下遙感反射率；u(λ)為后向散射系數與吸收系數和后向散射系數之和的比值；g0、g1分別為0.0895、0.1247；b_bp(λ)、b_bw(λ)分別為水體顆粒物和純水的后向散射系數；ζ為浮游植物色素吸收系數在410nm和440nm的比值；ξ為無機懸浮物和黃色物質吸收系數之和在410nm和440nm的比值；S(λ)為無機懸浮物和黃色物質吸收系數之和曲線的斜率；a(λ)、a_ph(λ)、a_dg(λ)、a_w(λ)分別指水體總吸收系數、浮游植物色素吸收系數、非色素顆粒物和黃色物質的吸收系數之和以及純水吸收系數。