本文在國家高技術(shù)計(jì)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(duì)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(luò)模型，分析了模型在實(shí)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(jìn)一步的改進(jìn)方向。論文的工作包括： (1)首先對(duì)黃東海區(qū)的水體光學(xué)特性做了簡要分析和介紹，葉綠素吸收光譜在整個(gè)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(chǎng)遙感反射率水色三要素濃度反演的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NN)模型取得較好結(jié)果。三要素濃度同時(shí)反演NN模型的平均相對(duì)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(dú)反演NN模型的平均相對(duì)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(hào)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(hào)6-21)，表明水色反演模式是與水體的復(fù)雜性有關(guān)的。 (3)利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(hào)，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(hào)。真實(shí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的反演結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的光譜形狀有很好的吻合，但絕對(duì)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(chǎng)試驗(yàn)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)匹配的限制，更進(jìn)一步的定量檢驗(yàn)有一定難度。因此建議在做水色要素反演算法時(shí)，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(hào)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(jìn)一步研究。 論文最后給出進(jìn)一步工作的主要目標(biāo)和改進(jìn)方向。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)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(xué)物理系的HowardR.Gordon教授模擬了一類水體的色素濃度變化3個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，遙感器接收到的總信號(hào)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(shí)，遙感器接收的大氣頂輻射信號(hào)幾乎重合。由此可以看出，僅從大氣頂端信號(hào)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(yīng)，無散射效應(yīng))。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(xiàn)。

2.1.3試驗(yàn)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(shí)與綠波段幾乎持平，高濃度時(shí)甚至要高于綠波段的遙感反射率。這也將導(dǎo)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(yàn)海區(qū)三要素濃度測(cè)量范圍試驗(yàn)中現(xiàn)場(chǎng)采集的懸浮顆粒樣品在實(shí)驗(yàn)室分析過程中，受目前測(cè)量儀器和分析技術(shù)的限制，除有機(jī)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(zhǔn)。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(dú)立測(cè)量比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)一致性很差，其相對(duì)誤差是28.2%，相關(guān)系數(shù)只有57.5%

對(duì)2003年春季黃東海水色聯(lián)合試驗(yàn)中獲取的水體遙感反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)刪除少部分異常點(diǎn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2849995