基于高光譜數(shù)據(jù)的水體葉綠素a指數(shù)反演模型的建立-論文.pdf

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1、第30卷第3期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vo1．30No_32014年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb．2014基于高光譜數(shù)據(jù)的水體葉綠素a指數(shù)反演模型的建立王金梁，秦其明※，李軍，林叢，徐若風(fēng)，高中靈(北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所，北京100871)摘要：水體葉綠素a含量是反映水體質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，利用遙感技術(shù)監(jiān)測其含量具有眾多優(yōu)勢。該研究利用2012年7月在廣西壯族自治區(qū)桂林市漓江流域?qū)嵉夭杉乃w高光譜數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，借鑒陸表植被葉綠素a的遙感反演模型，發(fā)展了一種新的水體

2、葉綠素a提取指數(shù)(waterchlorophyl1．a(chǎn)index，WCI)。通過與反射率敏感波段法、波段比值法和半分析方法對比分析發(fā)現(xiàn)，新提出的WCI指數(shù)使用650、685、696nnl波段，波段穩(wěn)定，決定系數(shù)?？蛇_(dá)0．58，均方根誤差最小為0．24，受水體懸浮物影響小，在天津海河區(qū)域的驗(yàn)證效果也表明了該模型可以有效地提取水體葉綠素a含量。該方法擴(kuò)展了水體葉綠素a監(jiān)測的建模思路，對水體葉綠素a監(jiān)測建模有一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：遙感；光譜分析；模型；水體葉綠素a；高光譜；漓江；葉綠素a指數(shù)doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．03．017中圖

3、分類號：S127~TP79文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002—6819(2014)一03—0128—07王金梁，秦其明，李軍，等．基于高光譜數(shù)據(jù)的水體葉綠素a指數(shù)反演模型的建立[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(3)：128—134．WangJinliang，QinQiming，LiJun，eta1．Waterchlorophyll—aretrievalindexbasedonhyperspectraldata[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCS

4、AE)，2014，30(3)：128—134．(inChinesewithEnglishabstract)利用遙感技術(shù)估測水質(zhì)參數(shù)的方法與遙感技0引言術(shù)的發(fā)展緊密結(jié)合，主要有經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)方法和物理葉綠素是藻類重要的組成成分之一，其濃度高機(jī)理模型方法。經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪窃谒w要素光譜低是表征光能自養(yǎng)生物量的重要指標(biāo)，可用于估測特征分析的基礎(chǔ)上，利用水體光譜的特征波段或不浮游植物的生物量和生產(chǎn)力，也是反映水體營養(yǎng)化同波段組合與同步測量的水體要素間直接建立統(tǒng)程度的一個(gè)重要參數(shù)，因此，葉綠素a計(jì)相關(guān)關(guān)系。物理模型方法通過水中輻射傳輸模型(chlorophyl1．a(chǎn))含量在一定程度

5、上反映了水體質(zhì)量來確定水體各組分與水體反射率之間的關(guān)系，然后的好壞。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法可精確地測定出某一利用建立的模型由水體反射率反向計(jì)算水體中各位置水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)，但成本高、耗時(shí)長，監(jiān)測點(diǎn)組分的含量【3J。這些方法目前都已經(jīng)被廣泛使用，范圍有限，無法反映水質(zhì)指標(biāo)在空間和時(shí)間上的分在一定程度上均取得了較好的效果，但是也存在一布狀況L1J。水質(zhì)遙感監(jiān)測是利用遙感技術(shù)，研究水定缺陷。經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)方法算法簡單，便于操作和測體表面反射光譜特征與水質(zhì)指標(biāo)含量之間的關(guān)系，試，但建立的一些統(tǒng)計(jì)關(guān)系常不穩(wěn)定，可重復(fù)利用具有快速、大范圍、低成本和周期性的特點(diǎn)，在一性差，難以擴(kuò)展應(yīng)用和對比

6、分析。物理模型方法的定周期內(nèi)可以有效地監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)在空間和時(shí)間前提條件必須明確水體的表觀光學(xué)特性和固有光上的變化狀況，發(fā)現(xiàn)一些常規(guī)方法難以揭示的污染學(xué)特性，而內(nèi)陸水體的光學(xué)特性復(fù)雜，加上水體本源和污染物遷移特征，具有不可替代的優(yōu)越性[2]。身的反射率較小，對水體表觀光學(xué)特性參數(shù)的精確測量本身較為困難，要建立完善的物理模型的難度收稿日期：2013—04．08修訂日期：2013—12．31較大，且模型中大多數(shù)水體生物、物理、化學(xué)參量基金項(xiàng)目：國家十二五科技支撐計(jì)劃課題(2012BAC16B04，的反演一般都要引入經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，使得假設(shè)條件簡化2012BAH29B03)；國家自

7、然科學(xué)基金項(xiàng)目(41071221，41101312)：國后的物理模型反演精度無法保證[6]。家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41230747)資助。作者簡介：王金梁(1987一)，河南南陽人，博士生，研究方向?yàn)槎酷槍λw葉綠素a的反演，目前大多數(shù)研究是遙感。北京北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所，100871。在水體的光譜特征進(jìn)行敏感波段的選擇后，建立水Email：findlay．wjl@gmail．com體要素的反演模型，或者通過水體輻射傳輸模型的※通信作者：秦其明(1955一)，江蘇徐州人，教授，研究方向?yàn)榭臻g分析建立較為復(fù)雜的水體參數(shù)反演模型，缺少各種