[发明专利]高浑浊富营养化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遥感反演方法

说明书

本发明提供高浑浊富营养化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遥感反演方法，包括：基于野外实测固有光学数据，通过辐射传输模拟，建立高浑浊富营养化湖泊水体吸收系数数据库，结合MODIS卫星数据的波段特征，优化参数选取方法，构建适合高浑浊富营养化湖泊表层水体吸收系数的MODIS遥感反演方法。该方法可为基于MODIS卫星数据准确获取高浑浊富营养化湖泊表层水体吸收系数提供重要的遥感理论基础。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及高浑浊富营养化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遥感反演方法。

背景技术

遥感技术提供了快速大范围监测水体中光学活性组分含量的可能，但是开展湖泊水体固有光学特性的遥感反演则是上述工作的前提和基础。

近年来，固有光学参量反演模型逐步从传统的经验统计模型深入到半分析模型，经验模型是通过对固有光学参量与辐照度反射比或遥感反射率进行一次或多次回归获得，具有算法形式简单、处理速度快等优点；半分析模型则是通过辐射传输方程建立表观光学量与固有光学量之间的关系，具有物理意义明确、实用性强、反演精度高等特点(赵文静，曹文熙，2018)。目前，针对颗粒物光学特性遥感反演算法的研究取得了很大进展，这些算法在地球水体生物化学过程相关研究中起到了举足轻重的作用(IOCCG，2006)。

其中，Lee等(2007)、Carder等(1999；2004)、Loisel等(2000；2001)在不同海区构建有不同形式的半分析算法，其中，Lee等(2007)构建的QAA算法(quasi-analyticalalgorithm)应用最为深入和广泛。QAA是目前主流的模型,具有精度高、运算速度快等特点，适合大批量数据的处理。近年来我国不少学者开展了QAA在我国近海的应用研究，胡连波等利用现场实测数据初步检验了QAA在黄海的适用性，汪文琦等利用该算法对南海和福建沿岸水体吸收系数进行了反演，郝艳玲等(2011)对珠江口赤潮水体的适用性上也进行了深入分析。

针对内陆湖泊水体，乐成峰等(2009)在太湖梅梁湾水域对QAA算法进行了验证和改进，结果证明在较浑浊的水体中，QAA算法的参考波长应该选择更长的波段；马荣华等利用生物光学模型，通过优化算法，在光学深水区模拟获得太湖水体的后向散射系数和后向散射概率；谢飞等(2015)将QAA应用到昆承湖的固有光学量反演。国内对固有光学量的研究主要以基于经验和半分析算法的海洋固有光学量反演为主，内陆水体固有光学量的研究主要集中于后向散射系数的反演，而针对吸收系数的反演研究较少(姜玲玲等,2013)。

但是目前广泛应用于大洋一类水体的QAA算法等无法直接应用于高浑浊的富营养化湖泊水体浮游植物色素吸收系数的遥感反演。

发明内容

本发明的目的在于，基于野外实测数据，通过优化参数选取方法，提供高浑浊富营养化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遥感反演方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种高浑浊富营养化湖泊浮游植物吸收特性MODIS遥感反演方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)确定参考波段λ_ref；

基于高浑浊富营养化湖泊表层水体中主要光学活性组分的吸收光谱特征，选取计算水体光学组分吸收系数的基本参考波段；

2)确定后向散射系数的幂指数曲线指数Y；

依据野外实测数据，结合生物光学模型，分析水体主要光学活性组分的浓度与水体后向散射系数的波段指数Y之间的关系，基于光学活性组分浓度确定Y值的最佳算法；

3)确定黄色物质和非色素颗粒物的吸收系数幂指数函数曲线斜率参数S_dg；

基于野外实测数据确定黄色物质和非色素颗粒物的吸收系数幂指数函数曲线斜率参数S_dg；