本文在國家高技術(shù)計劃863課題“模塊化二類水體相關(guān)遙感信息提取技術(shù)”的支撐下，主要針對中國黃、東海區(qū)，提出二類水體水色大氣修正和水色三要素反演的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，分析了模型在實際衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中的適用性及其不足之處，并給出進一步的改進方向。論文的工作包括： (1)首先對黃東海區(qū)的水體光學特性做了簡要分析和介紹，葉綠素吸收光譜在整個海區(qū)尚未獲得普遍可用的模型，總顆粒物吸收也存在類似情況；黃色物質(zhì)的吸收光譜和顆粒物后向散射模型已經(jīng)得到初步可用的結(jié)果。 (2)基于現(xiàn)場遙感反射率水色三要素濃度反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(NN)模型取得較好結(jié)果。三要素濃度同時反演NN模型的平均相對誤差分別為葉綠素44.4％，總懸浮物40.5％，黃色物質(zhì)48.8％。三要素單獨反演NN模型的平均相對誤差分別為葉綠素32.5％，總懸浮物29.4％，黃色物質(zhì)32.5％。尤其值得指出的是，僅需555和670波段的遙感反射率就足以反映出近岸水體的總懸浮物信息。此外，較清潔水體(水色號6-9)的葉綠素濃度反演誤差僅為16.2％，精度明顯高于考慮所有站位的情況(水色號6-21)，表明水色反演模式是與水體的復雜性有關(guān)的。 (3)利用現(xiàn)場實測光譜和中等精度氣溶膠模式模擬經(jīng)Rayleigh散射校正后的衛(wèi)星信號，并據(jù)此建立反演大氣氣溶膠參數(shù)的NN模型，從而獲得海面離水輻射信號。真實衛(wèi)星數(shù)據(jù)的反演結(jié)果與現(xiàn)場實測的光譜形狀有很好的吻合，但絕對量有20％左右的誤差。這種差異在客觀上是難以消除的。受現(xiàn)場試驗和衛(wèi)星數(shù)據(jù)匹配的限制，更進一步的定量檢驗有一定難度。因此建議在做水色要素反演算法時，最好以光譜比值的形式作為輸入。 (4)由上述模擬衛(wèi)星信號直接反演三要素濃度的NN模型，總懸浮物反演一般都能取得比較合理的結(jié)果，但在低渾濁水體區(qū)可能有些偏高；黃色物質(zhì)反演在江蘇淺灘和長江口區(qū)域的結(jié)果較為合理，但在低渾濁水體區(qū)算法失效；葉綠素濃度的反演結(jié)果較差，僅在江蘇淺灘區(qū)域有部分較為合理的結(jié)果。表明該模式在各類渾濁水體區(qū)域的適用性還有待進一步研究。 論文最后給出進一步工作的主要目標和改進方向。
【學位單位】：中國海洋大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2004
【中圖分類】：P733
【部分圖文】：

為說明水色產(chǎn)品反演中大氣修正的必要性，美國Miami大學物理系的HowardR.Gordon教授模擬了一類水體的色素濃度變化3個數(shù)量級時，遙感器接收到的總信號變化，如圖1.1所示(引自Hooker等，1992)�？梢钥闯�，色素濃度由0.olm咖3變化到10.0mg/m3時，遙感器接收的大氣頂輻射信號幾乎重合。由此可以看出，僅從大氣頂端信號是很難正確反映海表面信息的。根據(jù)Gordon等(1978)提出的簡化的大氣海洋系統(tǒng)示意圖，海面以上大氣可簡單地分為三層:即氣溶膠層、大氣分子散射層和臭氧層(只有吸收效應，無散射效應)。這樣在以下的大氣修正算法中，便可分別考慮這三種大氣成分的貢獻。

2.1.3試驗海區(qū)的特征光譜黃、東海區(qū)的懸浮泥沙含量偏高，因而其特征光譜曲線也與大洋一類水體有所不同。由圖2.3可看出，隨著泥沙濃度的增加，紅光和近紅外波段的遙感反射率明顯增加。在中等泥沙濃度時與綠波段幾乎持平，高濃度時甚至要高于綠波段的遙感反射率。這也將導致水色大氣修正和水色要素反演算法的不同。圖2.3黃、東海區(qū)部分遙感反射率光譜2.1.4試驗海區(qū)三要素濃度測量范圍試驗中現(xiàn)場采集的懸浮顆粒樣品在實驗室分析過程中，受目前測量儀器和分析技術(shù)的限制，除有機過程有一定誤差。因此，本文的所有有關(guān)研究均以總懸浮物濃度為準。黃色物質(zhì)濃度以0.2“m孔徑過濾水樣在400幾rn處的吸收系數(shù)表示。有些研究人員采用氣(440)作為黃色物質(zhì)濃度，但根據(jù)兩組獨立測量比對分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)一致性很差，其相對誤差是28.2%，相關(guān)系數(shù)只有57.5%

對2003年春季黃東海水色聯(lián)合試驗中獲取的水體遙感反射率數(shù)據(jù)進行分析，經(jīng)刪除少部分異常點之后，670、750、865nm各波段之間有以下關(guān)系(見圖5.1):天rs(750)=132.9x，+2.0497x，+o.o922x+0.0004，x=天rs(670)(5.13)尺rs(565)二145.xsx，一2.327sx’+o.o892x+0.0002，x=天rs(670)(5.14)根據(jù)上文所述Arllone等(1998)提出的光譜迭代方法，在seaDAS處理軟件
【引證文獻】

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本文編號：2849995