[發(fā)明專利]內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型和方法

在審

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• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111855600A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜曉劍;吳瑩瑩;朱元勵;李卓;任海芳
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰師范學(xué)院
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/33;G01N21/25;G01N21/55;G01N33/18;G06F30/27;G06F17/16
• 代理公司: 上海大視知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 顧小偉

本發(fā)明提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型，內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型為Python語言的極端隨機(jī)樹模型，并進(jìn)一步提供了該極端隨機(jī)樹模型的模型參數(shù)。還提供了內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演方法。本發(fā)明的內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型能夠減小計(jì)算結(jié)果誤差，提高水體CDOM光譜吸收系數(shù)的反演模型精度，設(shè)計(jì)巧妙，計(jì)算簡便，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)陸湖泊水體環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型和方法。

背景技術(shù)

有色可溶性有機(jī)物(Chromophoric dissolved organic matter，CDOM)又稱黃質(zhì)，主要由溶解有機(jī)物中在黃光波段吸收較小且呈淡黃色的物質(zhì)構(gòu)成，是II類水體中重要的水體光學(xué)組分，也是II類水體水色遙感3個主要的水色成分之一。

CDOM主要是土壤和水生植物降解的產(chǎn)物，由腐質(zhì)酸、富里酸、芳烴聚合物等一系列物質(zhì)組成，被認(rèn)為是水環(huán)境中最大的溶解有機(jī)碳貯庫。CDOM在水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，可強(qiáng)烈吸收紫外等短波長輻射，減少UV-B輻射對水體生態(tài)系統(tǒng)的影響，是控制水體內(nèi)UV-B和UV-A衰減的絕對主導(dǎo)因子。同時CDOM光譜吸收了紫外輻射后容易發(fā)生光化學(xué)降解，將大分子有機(jī)物礦化分解成小分子有機(jī)物和無機(jī)營養(yǎng)鹽，供微生物和浮游植物生長，同時會釋放CO₂、CH₄等溫室氣體，加劇全球變暖。CDOM的吸收還延展到可見光的藍(lán)光部分，與浮游植物葉綠素a和非生物懸浮顆粒物的吸收重疊，因而影響水體初級生產(chǎn)力，干擾了浮游植物生物量和初級生產(chǎn)力的水色遙感。此外，CDOM在水中常常吸附部分重金屬或者有機(jī)污染物，而影響到重金屬和有機(jī)污染物的遷移等過程。因此，CDOM的反演對于內(nèi)陸湖泊水體的生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及水質(zhì)管理非常重要。而內(nèi)陸水體光學(xué)特性復(fù)雜，使用高光譜以及多光譜等遙感技術(shù)快速定量估測內(nèi)陸渾濁水體中CDOM成為一個難點(diǎn)。

目前已有大量研究開展了遙感定量反演CDOM的工作，主要方法主要包括建立CDOM光譜吸收系數(shù)的單波段模型、波段比值模型以及一階微分模型等方法，主要是通過分析CDOM光譜吸收系數(shù)與特征波段的遙感反射率的關(guān)系，構(gòu)建線性或者指數(shù)方程。

上述方法在構(gòu)建CDOM反演模型過程中大多采用特征波段數(shù)據(jù)。而內(nèi)陸湖泊水體組分、光學(xué)特性復(fù)雜，CDOM的特征波段由于復(fù)雜的水體組分的影響造成“漂移”現(xiàn)象，使得不同水體中CDOM特征波段無法準(zhǔn)確確定。常用的雙波段比值模型用于高濁度水體容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，三波段參數(shù)不穩(wěn)定，適用性受到一定的限制，因此需要針對內(nèi)陸湖泊水體CDOM反演的應(yīng)用進(jìn)一步改進(jìn)反演模型。此外，大多數(shù)研究中使用的反演模型多為線性模型或者指數(shù)模型，而在實(shí)際中，CDOM的光譜吸收值或者吸收值的對數(shù)值與特征波段之間不僅僅存在著線性關(guān)系。因此，CDOM的光譜吸收系數(shù)的反演方法需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

因此，希望提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型，其能夠減小計(jì)算結(jié)果誤差，提高水體CDOM光譜吸收系數(shù)的反演模型精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本發(fā)明的一個目的在于提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型，其能夠減小計(jì)算結(jié)果誤差，提高水體CDOM光譜吸收系數(shù)的反演模型精度，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演模型，其設(shè)計(jì)巧妙，計(jì)算簡便，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演方法，其能夠減小計(jì)算結(jié)果誤差，提高水體CDOM光譜吸收系數(shù)的反演精度，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種內(nèi)陸湖泊水體CDOM光譜吸收系數(shù)遙感反演方法，其設(shè)計(jì)巧妙，操作簡單方便，成本低，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。