本文選題：輻射傳輸模型　切入點(diǎn)：遙感反射率　出處：《華東師范大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文利用水介質(zhì)光輻射傳輸數(shù)值模型Hydrolight,結(jié)合長(zhǎng)江口鄰近海域生物-光學(xué)模型,計(jì)算了不同光學(xué)水體的遙感反射率(Remote Sensing Reflectance, Rrs),同時(shí)對(duì)比了主流模擬Rrs分析模型,并與實(shí)例Rrs對(duì)比驗(yàn)證,可實(shí)現(xiàn)較高擬合精度,此基礎(chǔ)上分析了四種葉綠素a濃度反演算法在高濁度水體中的適宜性及敏感性,可為后續(xù)反演精度進(jìn)一步提高提供參考。研究長(zhǎng)江口鄰近海域水體主要成分物質(zhì)懸浮顆粒物(Suspended Particulate Matter, SPM)、葉綠素a (Chlorophyll-a, Chla)以及有色溶解有機(jī)物(CDOM)的吸收系數(shù)和散射系數(shù)的參數(shù)化模型,利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建了三種Chla的吸收系數(shù)參數(shù)化模型。分析發(fā)現(xiàn)參考波長(zhǎng)為440nm的多項(xiàng)式模型可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江口及其鄰近海域Chla吸收系數(shù)的較好擬合,而參考波長(zhǎng)在675nm的多項(xiàng)式模型與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比出現(xiàn)了低估,冪函數(shù)模型易在400-550nm處出現(xiàn)高估,故選參考波長(zhǎng)在440nnm的多項(xiàng)式模型作為Chla的吸收系數(shù)參數(shù)化模型。分析對(duì)比三種計(jì)算SPM后向散射系數(shù)的參數(shù)化模型,結(jié)果顯示劉猛(2013)提出的計(jì)算模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)擬合精度較好,優(yōu)于況潤(rùn)元(2010)以及Doxaran(2007)提出的參數(shù)化模型,適合用于長(zhǎng)江口鄰近海域水體的SPM后向散射系數(shù)的計(jì)算。利用前文分析比較得出的長(zhǎng)江口固有光學(xué)特性參數(shù)化模型作為模擬輸入,模擬各水體不同物質(zhì)濃度條件下的Rrs,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)同步數(shù)據(jù)對(duì)比,均方根誤差小于0.01sr-1。比較不同學(xué)者對(duì)于Rrs的分析模型,Kubelka and Munk (K-M) (Shen等,2010a; Sokoletsky等,2013)、AGM (Albert and Gege,2006)以及Hydrolight數(shù)值模型在SPM濃度為7.4g/m3,Chla濃度為1.3mg/m3, CDOM在440nnm處的吸收系數(shù)為0.25m-1時(shí)可以實(shí)現(xiàn)Rrs較好的模擬,而LM (Lee等,2002)以及GM (Gordon等,1988)模型則出現(xiàn)了較明顯的低估。分析Rrs對(duì)水體主要成分物質(zhì)濃度變化的敏感性,發(fā)現(xiàn)SPM的濃度變化對(duì)Rrs的影響主要體現(xiàn)在550-900nm波段,在560nm處會(huì)引起Rrs明顯的增強(qiáng)。Rrs對(duì)Chla濃度變化的敏感波段主要為400-600nm波段以及葉綠素?zé)晒夥逦恢?并受到SPM濃度的影響。CDOM對(duì)Rrs的影響是在400-700nnm波段上對(duì)Rrs的吸收作用。分析除水外總吸收系數(shù)at-w以及除水外總后向散射系數(shù)bnt-w對(duì)Rrs的影響,at-w對(duì)Rrs的影響主要在400-500nm波段,500-600nm波段上對(duì)Rrs的影響明顯減弱,在700nm波長(zhǎng)以遠(yuǎn)幾乎不對(duì)Rrs有影響；Rrs在400-750nm整個(gè)波段上都受bbt-w的影響,并且該影響力維持同一水平。利用Rrs實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)四種主流Chla濃度反演算法,即二波段、三波段、熒光高度(FLH)算法以及綜合葉綠素指數(shù)(SCI)算法進(jìn)行Chla反演,對(duì)比Chla同步實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)二波段、三波段以及SCI算法有相近的均方根誤差,FLH算法則有較大誤差。通過(guò)采用Rrs模擬數(shù)據(jù)集分析了SPM濃度變化對(duì)于這四種Chla濃度反演算法的影響,發(fā)現(xiàn)二波段、三波段算法適合低SPM濃度水體的Chla濃度反演；FLH算法在SPM濃度大于5g/m3以后,算法出現(xiàn)失效；SCI算法在中、高濃度的SPM水體中可消除SPM的影響,反演Chla的潛力較好。分析總吸收系數(shù)和總后向散射系數(shù)對(duì)四種算法的影響,發(fā)現(xiàn)二波段以及三波段算法對(duì)總吸收系數(shù)和總后向散射系數(shù)變化的敏感性較弱,FLH算法和SCI算法受到總吸收和總散射系數(shù)變化的影響明顯,其中FLH算法對(duì)總吸收和總散射的敏感性高于SCI算法。
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【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X87;X145

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本文編號(hào)：1571382