[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

本發明提供高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法，包括：基于野外實測固有光學數據，通過輻射傳輸模擬，建立高渾濁富營養化湖泊水體吸收系數數據庫，結合MODIS衛星數據的波段特征，優化參數選取方法，構建適合高渾濁富營養化湖泊表層水體吸收系數的MODIS遙感反演方法。該方法可為基于MODIS衛星數據準確獲取高渾濁富營養化湖泊表層水體吸收系數提供重要的遙感理論基礎。

技術領域

本發明涉及遙感技術領域，尤其涉及高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法。

背景技術

遙感技術提供了快速大范圍監測水體中光學活性組分含量的可能，但是開展湖泊水體固有光學特性的遙感反演則是上述工作的前提和基礎。

近年來，固有光學參量反演模型逐步從傳統的經驗統計模型深入到半分析模型，經驗模型是通過對固有光學參量與輻照度反射比或遙感反射率進行一次或多次回歸獲得，具有算法形式簡單、處理速度快等優點；半分析模型則是通過輻射傳輸方程建立表觀光學量與固有光學量之間的關系，具有物理意義明確、實用性強、反演精度高等特點(趙文靜，曹文熙，2018)。目前，針對顆粒物光學特性遙感反演算法的研究取得了很大進展，這些算法在地球水體生物化學過程相關研究中起到了舉足輕重的作用(IOCCG，2006)。

其中，Lee等(2007)、Carder等(1999；2004)、Loisel等(2000；2001)在不同海區構建有不同形式的半分析算法，其中，Lee等(2007)構建的QAA算法(quasi-analyticalalgorithm)應用最為深入和廣泛。QAA是目前主流的模型,具有精度高、運算速度快等特點，適合大批量數據的處理。近年來我國不少學者開展了QAA在我國近海的應用研究，胡連波等利用現場實測數據初步檢驗了QAA在黃海的適用性，汪文琦等利用該算法對南海和福建沿岸水體吸收系數進行了反演，郝艷玲等(2011)對珠江口赤潮水體的適用性上也進行了深入分析。

針對內陸湖泊水體，樂成峰等(2009)在太湖梅梁灣水域對QAA算法進行了驗證和改進，結果證明在較渾濁的水體中，QAA算法的參考波長應該選擇更長的波段；馬榮華等利用生物光學模型，通過優化算法，在光學深水區模擬獲得太湖水體的后向散射系數和后向散射概率；謝飛等(2015)將QAA應用到昆承湖的固有光學量反演。國內對固有光學量的研究主要以基于經驗和半分析算法的海洋固有光學量反演為主，內陸水體固有光學量的研究主要集中于后向散射系數的反演，而針對吸收系數的反演研究較少(姜玲玲等,2013)。

但是目前廣泛應用于大洋一類水體的QAA算法等無法直接應用于高渾濁的富營養化湖泊水體浮游植物色素吸收系數的遙感反演。

發明內容

本發明的目的在于，基于野外實測數據，通過優化參數選取方法，提供高渾濁富營養化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遙感反演方法。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

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；

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，基于光學活性組分濃度確定Y值的最佳算法；

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；