[发明专利]一种浅水湖泊固有光学参数的OLCI遥感监测方法有效

专利信息
申请号: 201710802006.4 申请日: 2017-09-07
公开(公告)号: CN107589075B 公开(公告)日: 2020-12-29
发明(设计)人: 薛坤;马荣华;沈明;段洪涛;张玉超 申请(专利权)人: 中国科学院南京地理与湖泊研究所
主分类号: G01N21/17 分类号: G01N21/17;G01N21/25
代理公司: 江苏致邦律师事务所 32230 代理人: 徐蓓;尹妍
地址: 210008 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 浅水 湖泊 固有 光学 参数 olci 遥感 监测 方法
【说明书】:

发明提供一种浅水湖泊固有光学参数的OLCI遥感监测方法,在准分析算法的基础上,假设750nm的水体总吸收等于纯水的吸收,建立水体遥感反射比与总吸收系数、后向散射系数的关系;根据水体各组分的吸收系数的特征及其与遥感反射比光谱、后向散射系数的关系,进一步将水体总吸收系数分解为水体组分的吸收系数;结合巢湖、太湖、洪泽湖野外试验测量的水体遥感反射比光谱及相应的水体组分吸收系数,建立基于野外实测光谱的面向水体光学特性复杂的不同湖泊的IOP反演算法;将IOP反演算法推广到经过6S大气校正的OLCI影像数据,实现富营养化浅水湖泊的水体固有光学参数空间分布的遥感监测。

技术领域

本发明涉及一种浅水湖泊固有光学参数的OLCI遥感监测方法。

背景技术

水体固有光学参数(Inherent Optical Properties,IOPs)是指只与水体介质有关,而与周围环境光场无关的量(Mobley,1994),包括吸收系数a、散射系数b、后向散射系数bb、体散射函数β(Volume Scattering Function,VSF)、衰减系数c、单次散射反照率ω0、比吸收系数等。其中基本的固有光学量为吸收系数a和体散射函数β,其它的IOPs都可以由两者关系得出:

c(λ)=a(λ)+b(λ) (2)

Morel等(1977)把水体分为一类水体和二类水体,一类水体主要由浮游植物主导,而且其它水体组分与叶绿素a浓度协同变化。二类水体光学活性物质组成和来源复杂,相互之间没有相关性,导致水体的光学特性比较复杂。大洋水体多属于一类水体,沿岸和内陆湖泊受人为活动影响严重,多属于二类水体。在近岸海域,水体固有光学特性受到入海河流带来的悬浮泥沙和CDOM的共同影响。在富营养化浅水湖泊,地表径流的汇入、风浪、底泥再悬浮、藻华等过程导致水体组分含量的空间和垂向变化较大,直接影响了水体的固有光学特性的分布状况(Naik et al.,2011)。

水体光学活性物质的组成及浓度的变化,通过改变水体的固有光学特性,影响了水下光场的分布,继而与水体遥感反射比之间固有的内在关联。浮游植物色素、非色素颗粒物、CDOM以及纯水共同决定了水体的吸收和散射特性。水体的固有光学特性是由浮游植物、非色素颗粒物、CDOM等水体组分的浓度、组成、粒径大小等决定的(Aurin et al.,2010;Bricaud et al.,2010;McKee et al.,2003;et al.,2014)。

1)水体吸收特性

不同水体组分的吸收系数是决定水体光学复杂性和表观光学特性的重要参数(Bricaud et al.,2010)。水体组分吸收系数已经被广泛应用于反演浮游植物生物量、色素浓度(叶绿素a浓度(Bricaud et al.,1998)、藻蓝素浓度(Li et al.,2015)等)、总悬浮物浓度(Cui et al.,2013)、可溶有机碳DOC(Hestir et al.,2015;Jiang et al.,2012)、粒径分布(Bricaud et al.,2012;Devred et al.,2011;Roy et al.,2013)等。CDM(coloreddetrital matter)的吸收在碳循环中起重要作用,并控制了紫外–蓝光辐射在表层海水的穿透深度(Bricaud et al.,2012)。

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