基于MODIS模擬的遼東灣葉綠素a的遙感反演模型

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1、生態(tài)環(huán)境學(xué)報2009,18(6):2057-2060http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基于MODIS模擬的遼東灣葉綠素a的遙感反演模型11211叢丕福，曲麗梅，王臣立，劉長安，楊新梅1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧大連116023；2.中國文化遺產(chǎn)研究院，北京100029摘要：葉綠素a濃度對于水質(zhì)和富營養(yǎng)化評價、赤潮探測及海洋生產(chǎn)力研究有重要意義。利用衛(wèi)星遙感反演獲取葉綠素a濃度彌補了傳統(tǒng)采樣方法的數(shù)據(jù)離散化、耗時長且費用高的缺陷，可以實時和全面地觀測

2、大尺度海洋葉綠素a分布。通過實測光譜模擬衛(wèi)星波段，可以在一定程度上削除大氣干擾，有助于準(zhǔn)確地確定特征波段和建立遙感反演模型。本文以遼東灣為研究區(qū)，利用現(xiàn)場實測光譜模擬了MODIS波段，并在光譜特征分析基礎(chǔ)上進(jìn)行葉綠素a的特征波段選擇，通過比較單波段和波段比值法等算法，建立了2個具有區(qū)域特色的葉綠素a遙感反演模型，并進(jìn)行了模型驗證。結(jié)果表明：在遼東灣海域，運用紅光附近特征波段667和678nm來反映葉綠素特征比傳統(tǒng)藍(lán)綠光波段（440和550nm）似乎更能削弱其它水體組分的干擾，突出遼東灣水體的特點。利用667、678和551nm的三波段模型要比單純考慮667和678n

3、m波段比值的模型要好一些，該模型r為0.856，標(biāo)準(zhǔn)差為0.19。模型驗證預(yù)測值和實測值的相關(guān)系數(shù)為0.93(p<0.01)，表明了模型良好的預(yù)測能力。模型具有明顯的區(qū)域特色，結(jié)果是否具有普適性，還需進(jìn)一步驗證。關(guān)鍵詞：MODIS；葉綠素a；遼東灣；遙感反演中圖分類號：X55文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-5906（2009）06-2057-04葉綠素a的濃度是評價海洋水質(zhì)、富營養(yǎng)化程因此本文以遼東灣為研究區(qū)，利用野外實測光[1-3]度和探測漁場及研究海洋初級生產(chǎn)力的重要參譜模擬MODIS波段，從而避開大氣影響，通過分析數(shù)。衛(wèi)星遙感具有及時、準(zhǔn)確、動態(tài)和大面積覆蓋

4、光譜特征，從理論上確定了可用于葉綠素a反演的的特點，能夠彌補傳統(tǒng)采樣方法的數(shù)據(jù)離散化、耗MODIS的特征波段，然后通過比較單波段和波段比時長且費用高的缺陷，因而已逐漸成為研究大時空值法等，建立了葉綠素a的反演模型，該方法可為[4]尺度海洋現(xiàn)象的有效手段。葉綠素a的衛(wèi)星遙感反MODIS的開發(fā)應(yīng)用和葉綠素的相關(guān)研究提供參考。[5-7]演是海洋遙感研究最多的領(lǐng)域，現(xiàn)在用于海洋葉1數(shù)據(jù)收集獲取[8-10]綠素a反演的算法有好多種，國內(nèi)相關(guān)研究也有遼東灣海域曾在1998年暴發(fā)特大赤潮，近幾[11,12]很多。但總體來說，目前的研究存在兩方面問年赤潮暴發(fā)也比較頻繁。因此本次研究

5、區(qū)就選在遼題：一是葉綠素a的遙感反演算法對于大洋一類水東灣。收集現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)時間分別為2002年6月1體來說，比較成熟，葉綠素a的半經(jīng)驗算法和標(biāo)準(zhǔn)日、7月9日、9月5日和6日，天氣晴朗。調(diào)查經(jīng)驗方法對一類水體效果較好，但對光學(xué)特性比較站位共有46個，數(shù)據(jù)包括葉綠素a、浮游植物、營復(fù)雜的近海二類水體（如我國近岸水體）誤差較大，養(yǎng)鹽和懸浮物等參數(shù)。葉綠素按照海洋監(jiān)測規(guī)范采[13]很難應(yīng)用，因此針對具體近海海區(qū)要建立特定的用分光光度法分析。光譜測量采用VF-921B光譜儀經(jīng)驗?zāi)Ｐ筒拍苡行Х囱?；二是目前二類水體大氣校進(jìn)行。正是制約近海海洋遙感的瓶頸，此問題目前還沒很2水體光

6、譜特征分析好地解決，因此如果直接從衛(wèi)星數(shù)據(jù)入手研究遙感圖1是對實測水體光譜曲線進(jìn)行處理分析后得模型建立，大氣校正問題會產(chǎn)生很大影響。此外，到的不同站位光譜曲線圖?？梢钥吹剑藗€別站MODIS是美國TERRA和AQUA衛(wèi)星上的搭載的主位外，絕大部分站位曲線形狀非常相似。他們光譜要傳感器之一，可以獲得目標(biāo)物的診斷性光譜特性譜峰比較窄，峰值位于570nm左右，隨波長增大，[14]，能夠提高常規(guī)水質(zhì)遙感多參數(shù)估算的精度，每遙感反射率迅速減小。660nm左右出現(xiàn)次峰值，685日運行且成本低廉、獲取方便。如何從MODIS各波nm左右出現(xiàn)熒光峰，800nm左右出現(xiàn)明顯泥沙后向段

7、數(shù)據(jù)中，提取出合適的參數(shù)，滿足海洋環(huán)境立體散射峰。遼河有諸多河流入海，攜帶大量的懸浮泥監(jiān)測的需要，目前成為海洋遙感研究者關(guān)注的一個沙和陸源懸浮物，我們與其他海域水體比較后認(rèn)為熱點。該類曲線具有明顯二類水體特征?；痦椖浚盒l(wèi)星海洋環(huán)境動力學(xué)國家重點實驗室開放研究基金(SOED0707)；國家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點實驗室資助項目(No.200806)；908國家重大專項濱海濕地成果集成“中國濱海濕地”（908～ZC～Ⅱ～03）；908專項評價項目"海島生態(tài)系統(tǒng)評價"(908-02-04-08)作者簡介：叢丕福（1972年生），男，副研究員，博士，主要從事資源環(huán)境