[發明專利]基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型和方法

在審

• 申請號: 202010638625.6
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111781147A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 姜曉劍;吳瑩瑩;朱元勵;趙默;劉爾黛
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01N21/55
• 代理公司: 上海大視知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 顧小偉

本發明提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型，該模型為：C＝10^m*Index+n，其中，C為反演的基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度；其中，R₁為678nm波段處內陸湖泊水體的水體遙感反射比，R₂為724nm波段處內陸湖泊水體的水體遙感反射比；測量內陸湖泊水體的葉綠素a濃度C_Chla，對葉綠素a濃度進行如下計算：y＝lg(C_Chla)；使用Excel軟件，以y和Index為變量，采用最小二乘法，確定y和Index之間的線性方程：y＝m*Index+n，m和n分別為線性方程中的系數和常數項。還提供了相關反演方法。本發明的基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型能夠減小計算結果誤差，提高水體葉綠素a濃度的反演模型精度，設計巧妙，計算簡便，易于實現，成本低，適于大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及內陸湖泊水體環境監測技術領域，特別涉及內陸湖泊水體葉綠素a濃度測量技術領域，具體是指一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型和方法。

背景技術

葉綠素a是浮游植物(包括藻類和藍藻)進行光合作用的重要色素。葉綠素a濃度是估算浮游植物生物量和湖泊生態系統初級生產力的重要參數之一，也是反映湖泊水環境水質及水體富營養化程度的重要指標。而內陸水體光學特性復雜，使用高光譜以及多光譜等遙感技術快速定量估測內陸渾濁水體葉綠素a濃度成為一個難點。

目前遙感定量反演葉綠素a的方法主要包括分析方法、半經驗方法和經驗方法，提取各種遙感數據包含的葉綠素a濃度信息，定量計算葉綠素a濃度。分析方法通過生物光學及輻射傳輸等物理模型定量反演葉綠素a濃度，需要明確水體的表觀光學特性和固有光學特性等參數，而內陸湖泊水體組分及光學特性復雜，各種參數精確測量困難，因此反演結果精度普遍不高；半經驗法通過借鑒分析方法的物理模型，用統計分析的方法確定部分運行參數來反演葉綠素a濃度，精度較好，得到了比較廣泛的應用，但是構建的反演模型具有一定的時空局限性；經驗法通過建立遙感數據和地面實測葉綠素a濃度之間的統計關系定量計算葉綠素a濃度。

前人針對水體葉綠素a濃度反演進行了大量的研究，取得了積極的進展。在眾多研究結果中，認為基于兩波段的波段比值模型比其他模型，例如單波段模型和一階微分模型，精度較高(段洪濤,張柏,劉殿偉,等.查干湖水體光譜熒光峰特征與葉綠素a響應關系研究[J].紅外與毫米波學報,2006,25(5):355-359)。大多數研究中，構建的兩波段模型使用了兩個波段的比值來構建葉綠素a濃度的指數方程(焦紅波.基于水面實測光譜的太湖水體葉綠素a遙感最佳波段選擇與模型研究[D].南京師范大學,2006)。而使用波段比值構建葉綠素a濃度反演模型時，對于中低葉綠素a濃度的水體，計算結果發散，誤差較大，需要進一步改進和完善。

因此，希望提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型，其能夠減小計算結果誤差，提高水體葉綠素a濃度的反演模型精度。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺點，本發明的一個目的在于提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型，其能夠減小計算結果誤差，提高水體葉綠素a濃度的反演模型精度，適于大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演模型，其設計巧妙，計算簡便，易于實現，成本低，適于大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演方法，其能夠減小計算結果誤差，提高水體葉綠素a濃度的反演精度，適于大規模推廣應用。

本發明的另一目的在于提供一種基于兩波段的內陸湖泊水體葉綠素a濃度遙感反演方法，其設計巧妙，操作簡單方便，成本低，適于大規模推廣應用。