發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 21:39

【摘要】：本文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目和HY-1A衛(wèi)星應(yīng)用項(xiàng)目的支撐下，面向HY-1A CCD進(jìn)行海洋水色遙感應(yīng)用的需求，開展了大氣修正與水體組分濃度反演的研究。論文的工作包括： (1)在輻射傳輸模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)HY-1A CCD建立了基于查找表技術(shù)的一類水體大氣修正算法，可以由1～4波段的TOA反射率反演得到1～2波段的離水反射率等參量。其中，瑞利反射率可以用與角度和波長(zhǎng)有關(guān)的傅立葉級(jí)數(shù)近似。氣體吸收透過率可以用空氣質(zhì)量的三次多項(xiàng)式來近似其角度依賴性，與含量有關(guān)的水汽和臭氧透過率也可以用空氣質(zhì)量和氣體含量的簡(jiǎn)單關(guān)系式來近似。將瑞利查找表和氣體吸收透過率公式用于HY-1A CCD數(shù)據(jù)處理的總體效果良好。建立了散射透過率查找表，構(gòu)造了τ_a(?)γ=ρ_(mix)/ρ_r和p_(as)(?)ρ_A兩類氣溶膠查找表(考慮了吸收性氣溶膠)，并提出了4個(gè)針對(duì)一類水體的氣溶膠修正算法。采用模擬數(shù)據(jù)的處理試驗(yàn)表明，基于τ_a(?)γ查找表的算法效果最好，該算法對(duì)模擬數(shù)據(jù)的處理結(jié)果很好。 (2)在輻射傳輸模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)HY-1A CCD建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一類水體大氣修正算法，可以由3、4波段的ρ_A和3個(gè)角度反演得到1、2波段的ρ_A、大氣透過率和氣溶膠光學(xué)厚度等參數(shù)。基于模擬數(shù)據(jù)的性能評(píng)估試驗(yàn)表明，網(wǎng)絡(luò)模型的反演是成功的，且對(duì)添加±5％的隨機(jī)噪聲不太敏感，具有較高的“魯棒性”。與基于查找表方法的算法相比，網(wǎng)絡(luò)算法具有最高的R~2和最低的RMSE，而且，在處理未參與網(wǎng)絡(luò)模型和查找表建立的氣溶膠數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)果明顯好于查找表算法，因此，可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)算法具有更好的氣溶膠內(nèi)插能力。由于其同時(shí)具有高速處理的特點(diǎn)，采用網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行一類水體大氣修正處理也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 (3)在輻射傳輸模擬的基礎(chǔ)上，針對(duì)HY-1A CCD建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的二類水體大氣修正算法，可以由1～4波段的經(jīng)過瑞利和氣體吸收修正的TOA反射率和3個(gè)角度反演得到1～4波段的離水反射率和氣溶膠光學(xué)厚度等參數(shù)�；谀M數(shù)據(jù)的性能評(píng)估試驗(yàn)表明，網(wǎng)絡(luò)模型反演的總體效果良好，但相比于一類水體網(wǎng)絡(luò)算法，二類水體網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)數(shù)據(jù)噪聲較為敏感。針對(duì)HY-1A CCD數(shù)據(jù)的處理試驗(yàn)表明，除了在非常渾濁的水體，反演結(jié)果基本合理。 (4)針對(duì)HY-1A CCD，建立了基于遺傳優(yōu)化技術(shù)的三組分濃度反演算法，可以由1～4波段的R(0~-)同時(shí)反演三組分濃度。模擬反演試驗(yàn)表明，應(yīng)用HY-1A CCD同時(shí)反演三組分濃度的效果很好，其中，懸浮物的反演效果最佳，黃色物質(zhì)其次，只是葉綠素在低濃度時(shí)較差。因此，HY-1A CCD可以用于二類水體組分反演，其在懸浮物反演方面的優(yōu)勢(shì)明顯。引入±10％的數(shù)據(jù)偏差時(shí)，模型反演的懸浮物濃度最大平均相對(duì)誤差不超過16％。 最后，就算法的完善提出了需進(jìn)一步開展的研究工作。
【圖文】：

(a)圖3.14從彩色合成圖(b)(側(cè)C舊采用B3舊刀Bl)與位置法水陸掩模結(jié)果的疊加圖其中，淺色的為掩模結(jié)果，(a)為HIADLRD2249ol628.LIB，徹為HIADLR0303603800.LIB.3.25結(jié)論基于針對(duì)H-YIACCD波段設(shè)置的大量數(shù)據(jù)模擬與分析發(fā)現(xiàn)，瑞利反射率可以用與角度和波長(zhǎng)有關(guān)的傅立葉級(jí)數(shù)近似。這種近似計(jì)算的相對(duì)誤差均在1了量級(jí)或更小，可用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，且對(duì)計(jì)算資源的要求很少。波段平均效應(yīng)對(duì)瑞利反射率計(jì)算的影響，由大到小依次是波段2、波段4、波段3(波段1)。當(dāng)天頂角(600時(shí)，計(jì)算時(shí)忽略波段平均效應(yīng)，波段2和波段4的相對(duì)誤差分別大于.27%和1.8%，波段1的相對(duì)誤差也可以達(dá)到1.3%，波段3的相對(duì)誤差小于.05%。因此，計(jì)算瑞利反射率時(shí)不應(yīng)使用中心波長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，特別是波段2和波段4。應(yīng)用該查找表進(jìn)行H-YIACCD數(shù)據(jù)處理的總體效果不錯(cuò)，但進(jìn)一步的評(píng)估還有待進(jìn)行，特別是需要先確定H-YIACCDLIB數(shù)據(jù)的定標(biāo)精度。

01.52乃2乃3乃3‘54乃4j4，9圖3.27HIADLRD303603800.LIB得到的進(jìn)行了氣體吸收修正的單波段瑞偽彩色分割圖:3結(jié)論基于針對(duì)HY.1ACCD波段設(shè)置的大量數(shù)據(jù)模擬與分析發(fā)現(xiàn)，吸收透過率都可以用空氣質(zhì)量的三次多項(xiàng)式來近似其角度依賴性，，與含量有關(guān)的水汽和臭氧透過率也可以用空氣質(zhì)量和氣體含量的簡(jiǎn)單關(guān)系式來近似。這些近似關(guān)系可用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理，以修正氣體吸收的影響，且對(duì)計(jì)算資源的要求很少.由于傳感器的波段較寬，因此各種透過率需進(jìn)行光譜等效計(jì)算。這導(dǎo)致利用光譜等效后的上行與下行透過率的乘積來近似雙程透過率會(huì)存在偏差，在實(shí)際數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)盡量避免采用單程透過率來計(jì)算雙程透過率(除波段1在天頂角毛70。之外)。但是，以波段等效后的單種氣體透過率的乘積來近似總吸收透過率是可以的，這使得在數(shù)據(jù)處理時(shí)，可以根據(jù)輔助氣象數(shù)據(jù)中的水汽和臭氧的實(shí)際濃度分別計(jì)算水汽和臭氧透過率，以提高計(jì)算精度。以瑞利反射率計(jì)算為例，除波段1外，氣體吸收對(duì)反射率計(jì)算的影響均較大，需進(jìn)行修正，否則會(huì)影響大氣修正過程中對(duì)大氣貢獻(xiàn)的估計(jì)。對(duì)模擬數(shù)據(jù)的處理結(jié)果表明，本節(jié)所建立的方法可以滿足計(jì)算上的需要，對(duì)于H丫IACCD衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理效果也較好，但受數(shù)據(jù)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：P714.8

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本文編號(hào)：2705296