一種改進(jìn)的近紅外波段懸浮物生物光學(xué)反演模型

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1、第23卷第4期安徽地質(zhì)Vo1．23No．42013年12月GeologyofAnhuiDecember2013文章編號(hào)：1005—6157(2013)04—295—4一種改進(jìn)的近紅外波段懸浮物生物光學(xué)反演模型楊曉紅(安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心，安徽合肥230031)摘要：在分析固有光學(xué)參數(shù)和表觀(guān)光學(xué)參數(shù)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出一種提高懸浮物濃度的反演精度的算法。本丈算法細(xì)化單位散射系數(shù)曲線(xiàn)的斜率s’值，并將b(A)×b(A)視為一個(gè)一定數(shù)值范圍內(nèi)的變量，其中b’bp(A)為波長(zhǎng)A處的懸浮物后向散射概率，b(A)為懸浮物的單位散射系數(shù)。以太

2、湖為實(shí)驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行了水體野外實(shí)測(cè)，獲得了遙感反射率、吸收散射系數(shù)、后向散射系數(shù)、懸浮物濃度等必要參數(shù)。利用本文改進(jìn)算法反演懸浮物濃度的平均相對(duì)誤差絕對(duì)值為22．58％，均方根誤差為13．12mg／L，均小于已有研究中將涉及的相關(guān)參數(shù)看做單一定值時(shí)，取得的平均絕對(duì)誤差(44．78％)和均方根誤差(31．57mg／L)。關(guān)鍵詞：懸浮物濃度；近紅外波段；生物光學(xué)模型；反演模型中國(guó)分類(lèi)號(hào)：TP722．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A有光學(xué)參數(shù)作為定值考慮，直接引人區(qū)，為不同的湖區(qū)確定不同的固有0引言實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值或者經(jīng)驗(yàn)值口。光學(xué)參數(shù)值斜率S’，以此來(lái)提高

3、生懸浮物是水體中含有的所有懸部分研究指出，此類(lèi)固有參數(shù)并非定物光學(xué)模型反演懸浮物濃度的精浮顆粒物質(zhì)的總稱(chēng)，包括不溶于水值，在不同季節(jié)，不同湖區(qū)之間存在度，同時(shí)減小對(duì)同步野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及泥砂、黏土、微很大差異。例如，Mat1等發(fā)現(xiàn)內(nèi)陸湖的依賴(lài)性。生物等。它影響著光在水體中的傳泊固有光學(xué)特性的區(qū)域性和季節(jié)性1材料與方法播，從而影響了水體透明度、渾濁差異非常大；Aast6~等認(rèn)為水體的后向度、水色等光學(xué)性質(zhì)和水生生態(tài)條散射概率與懸浮顆粒大小有關(guān)，顆粒本文以太湖為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū)域，件，最終決定了水體的初級(jí)生產(chǎn)力越小，后向散射概率越

4、大；孫德勇等2012年11月對(duì)全湖進(jìn)行野外實(shí)水平，是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之利用實(shí)測(cè)的太湖水體散射和后向散驗(yàn)。實(shí)測(cè)的參數(shù)包括水面以上的遙一。懸浮物的時(shí)空分布狀況和運(yùn)動(dòng)射系數(shù)，計(jì)算得到后向散射率變化范感反射率Rrs，水體的吸收散射系數(shù)規(guī)律的研究還直接關(guān)系到正確估算圍為0．002～0．031。因此，將固有光和后向散射系數(shù)，總懸浮物和葉綠水土流失、航道港口的沖淤變化、近學(xué)參數(shù)看作定值可能會(huì)在反演過(guò)程素濃度，黃質(zhì)、總顆粒物和非色素顆岸水產(chǎn)養(yǎng)殖開(kāi)發(fā)等重要問(wèn)題。中引人誤差，降低反演精度。粒物的吸收系數(shù)，各測(cè)點(diǎn)的GPS坐目前，二類(lèi)水體水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)本文

5、在生物光學(xué)模型的構(gòu)建標(biāo)和當(dāng)時(shí)的風(fēng)向、風(fēng)速等。采用美有經(jīng)驗(yàn)分析、半經(jīng)驗(yàn)／半分析和機(jī)理中，將波段范圍選定在對(duì)懸浮物濃國(guó)ASD公司生產(chǎn)的ASDFieldSpec模型三種方法。其中，機(jī)理模型的度最敏感的近紅外波段，從而將參HandHeld手持式光譜輻射計(jì)進(jìn)行方法主要基于表觀(guān)光學(xué)量和固有光數(shù)個(gè)數(shù)簡(jiǎn)化到最少。然后將模型中水面光譜測(cè)量，并利用自帶軟件將學(xué)量，以及固有光學(xué)量和水體組分涉及到的固有光學(xué)參數(shù)進(jìn)行細(xì)化，光譜分辨率內(nèi)插為lnm；采用Wet—的關(guān)系，模擬水體中的光場(chǎng)分布，從把懸浮物后向散射概率參數(shù)b’labs公司生產(chǎn)的光譜吸收和衰減儀而反演水

6、質(zhì)參數(shù)，具有明確的物理()和懸浮物的單位散射系數(shù)bAC—S和BB9分別獲得水體的吸收含義和較好的時(shí)空通用性。其典型(入)作為變量考慮，并根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)衰減系數(shù)和后向散射系數(shù)，具體參研究是將模型中涉及到的參數(shù)，如給定取值范圍。以太湖實(shí)驗(yàn)區(qū)為數(shù)、操作方法和數(shù)據(jù)處理流程分別后向散射概率、單位散射系數(shù)等固例，根據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)整個(gè)湖區(qū)進(jìn)行分參見(jiàn)文獻(xiàn)【6】和【7】。利用表層水測(cè)量收稿日期：2013-02-03作者簡(jiǎn)介：楊曉紅(1966一)，女，河南新鄉(xiāng)人，工程師，現(xiàn)從事測(cè)繪檔案技術(shù)工作。安徽地質(zhì)2013正^7tl】CIl髂*方法采集的水樣保存在低溫條

7、件下2改進(jìn)的生物光學(xué)模型(2~C～4℃)，并于當(dāng)天內(nèi)進(jìn)行水樣分析；總懸浮物濃度的測(cè)量采用2．1理論基礎(chǔ)GB11901—89烘干稱(chēng)重法。1975年Gordent提出了一種生圖1為該次野外實(shí)驗(yàn)的樣點(diǎn)分物光學(xué)模型，在水表面下的反射率布圖，采用均勻布點(diǎn)方式，共布置和水體的吸收系數(shù)、后向散射系數(shù)69個(gè)樣點(diǎn)，剔除由于天氣原因?qū)е轮g建立一種等量關(guān)系(參見(jiàn)公式光譜曲線(xiàn)異常的11、20、21號(hào)樣點(diǎn)，1)。儀器噪聲或者操作不當(dāng)導(dǎo)致的光R(o一)=廠(chǎng)(1)圖3譜曲線(xiàn)異常的3、4、17、38、67號(hào)點(diǎn)，F(xiàn)ig·式中，R(0一)是水表面下的反射以及衰減系數(shù)

8、曲線(xiàn)呈現(xiàn)飽和的49、率，f是常數(shù)，b為水體(純水和顆粒5O、51、55、56、69號(hào)點(diǎn)，剩下55個(gè)物)的總后向散射系數(shù)，a為水體的有效數(shù)據(jù)樣點(diǎn)可用于建立太湖懸^總吸收系數(shù)，可分解成純水、浮游植：2。浮物濃度反演的生物光學(xué)模型。物、非藻