国家科技重大专项(E02031112JC01)
- 作品数：9 被引量：75H指数：6
- 相关作者：李云梅刘忠华檀静郭宇龙吕恒更多>>
- 相关机构：南京师范大学南京信息工程大学佛罗里达大学更多>>
- 发文基金：国家科技重大专项国家自然科学基金江苏高校优势学科建设工程项目更多>>
- 相关领域：环境科学与工程理学机械工程天文地球更多>>
- 基于水动力学的水体组分垂直结构对遥感信号的影响被引量：4
- 2012年
- 基于水动力模型和辐射传输模型,模拟不同风速条件下水体组分(浮游植物和悬浮颗粒物)垂直分布对遥感反射率的影响,对比分析现有的两种水体光学均一函数(Zaneveld权重函数和Gordon权重函数)在不同层化程度水体中的应用。结果表明,悬浮颗粒物垂直分布对500～650nm范围内的遥感反射率(Rrs)影响较大,随着参考深度悬浮颗粒物质量浓度增加(由5～70mg/L),悬浮颗粒物垂直分布对Rrs的影响不断减小(变异系数由27.46%减小到3.38%),同时Rrs受到悬浮颗粒物影响的最大波长位置向长波方向移动(由585nm逐渐移动到685nm);在浮游植物垂直分布影响下,400～725nm范围内的Rrs值随着风速的增加呈现先增加再逐渐减小趋势,400～450nm范围内的Rrs受浮游植物垂直分布影响较小,变异系数仅为1%;500～600nm范围内的Rrs受浮游植物垂直分布影响较大,最大变异系数可达27.18%。在水体组分层化较弱水体中,Zaneveld与Gordon权重函数对水体光学均一处理效果较为相似;但在水体组分层化较为严重的水体中,Zaneveld权重函数光学均一处理效果要好于Gordon权重函数。
- 黄昌春李云梅王桥吕恒孙德勇
- 关键词：海洋光学水动力学遥感
- 巢湖水体漫衰减系数特性及其影响因子分析被引量：6
- 2011年
- 根据2009年6月巢湖32个样点的实测数据,分析巢湖水体各组分的吸收、后向散射特性以及水体漫衰减系数光谱特征,并通过Lee模型计算各影响因子对漫衰减系数的贡献率,在此基础上,进一步探讨巢湖水体漫衰减系数与各衰减因子浓度的关系.结果表明,非色素颗粒物、有色可溶性有机物(CDOM)吸收均随着波段增加呈现不断衰减趋势,400～660 nm范围内,色素颗粒物吸收的贡献率较平稳,在675 nm处由于色素强吸收,其贡献率在该处形成峰值,此后迅速下降,且色素颗粒物吸收贡献率与非色素吸收贡献率呈现此消彼长的趋势,纯水吸收的贡献率则随着波长不断增加,682 nm以后成为漫衰减最重要影响因子,颗粒物后向散射的贡献率先增大,在571 nm处达到最大,之后贡献率不断减小并维持第二主导因子地位.漫衰减系数与主要衰减因子浓度的相关分析显示,漫衰减系数与悬浮物中无机颗粒物的相关性最好,其次是有机颗粒物,与叶绿素a的相关性较差,532 nm处漫衰减系数与色素颗粒物、非色素颗粒物以及aCDOM(440)等衰减因子浓度的相关关系好于440 nm、676nm、735 nm等波段.
- 金鑫李云梅王桥刘忠华王彦飞张红尹斌徐祎凡徐昕
- 关键词：漫衰减系数散射巢湖
- 基于光学闭合原理的太湖水体颗粒物后向散射特性模拟被引量：7
- 2012年
- 后向散射系数是遥感传感器获取水体信息的来源,也是生物光学模型的重要输入参数。利用太湖春季和秋季实测数据,在生物光学模型的基础上结合光学闭合原理模拟了太湖春、秋季节水体颗粒物后向散射系数,进而分析了其光谱特性及颗粒物后向散射概率的时空变化。结果表明,太湖春、秋季节水体颗粒物后向散射系数与总悬浮物、无机悬浮物浓度均具有较高的相关性,而与有机悬浮物浓度的相关性则相对较低,颗粒物后向散射系数随波长变化指数n在太湖春季水体中的变化范围为0.66～1.84,平均值为1.29±0.25,而在太湖秋季水体中的变化范围为0.67～2.40,平均值为1.24±0.34;太湖春季水体颗粒物平均后向散射概率为0.030,而太湖秋季水体颗粒物平均后向散射概率为0.031,且无论是太湖春季水体还是太湖秋季水体,其颗粒物后向散射概率的波长依赖性均较弱。模拟吸收系数与实测吸收系数吻合较好,总体的平均相对误差均在18%以内。
- 刘忠华李云梅檀静郭宇龙周莉刘阁
- 关键词：海洋光学后向散射系数生物光学模型太湖
- 太湖春季水体固有光学特性及其对遥感反射率变化的影响被引量：7
- 2012年
- 吸收特性和后向散射特性是水体重要的光学特性,同时也是建立生物光学模型的基本参数。利用2009年4月太湖春季实测数据,结合生物光学模型推导了太湖春季水体颗粒物后向散射系数,分析了太湖春季水体的吸收特性和后向散射特性,并利用经验正交分解方法对遥感反射率变化的影响因子进行了分析。结果表明:(1)非色素颗粒物是影响太湖春季水体吸收特性的主导因子,色素颗粒物和有色可溶性有机物(CDOM)对总吸收(不包含纯水)的贡献相对较小,且色素颗粒物在梅梁湾湖区的包裹效应明显大于其他湖区。(2)颗粒物后向散射系数与总悬浮物和无机悬浮物具有很强的相关性(相关系数均在0.88以上),与有机悬浮物的相关性相对较弱(相关系数均在0.73以下),且水体中多次散射对水面总辐亮度有较大的贡献,平均贡献率高达93.46%。(3)利用经验正交分解方法将遥感反射率变化光谱分解成3个正交因子,3个正交因子总共解释了约99%的遥感反射率变化信息,其中,第一正交因子解释了93%的变化信息,第二和第三正交因子分别解释了5%和1%的变化信息。通过对各正交因子与水体不同组分的吸收和后向散射系数进行相关性分析得出,颗粒物的后向散射对水面反射光谱的形成具有非常重要的影响,太湖春季水体遥感反射率的变化主要取决于无机颗粒物的吸收和后向散射,有机颗粒物对遥感反射率的变化影响较小。
- 刘忠华李云梅吕恒檀静郭宇龙
- 关键词：后向散射系数遥感反射率经验正交分解太湖
- 基于半分析模型的太湖春季水体漫衰减系数K_d(490)估算及其遥感反演被引量：7
- 2012年
- 漫衰减系数是水体重要的光学参数,是水生态系统的重要影响因素.利用2009年4月和2010年5月太湖实测数据,基于光学闭合原理,首先求解出490 nm处水体总的吸收系数[a(490)]和后向散射系数[bb(490)],进而研究了其与模拟的环境一号卫星多光谱数据不同波段遥感反射率之间的关系,在此基础上构建了太湖春季水体Kd(490)反演的半分析模型并将其应用到环境一号卫星影像上进行了太湖春季水体Kd(490)的遥感反演.结果表明,①基于光学闭合原理,可以较为准确地求解出a(490)和bb(490),a(490)实测值与求解值的平均相对误差为17.1%,bb(490)与模拟的环境一号卫星第四波段的遥感反射率具有很好的指数关系;②本研究所构建的模型具有较好的精度和稳定性,利用与卫星影像准同步的地面采样点对模型进行验证,得出模型反演的平均相对误差为21.6%,均方根误差为1.68 m-1;③太湖春季水体Kd(490)具有较强的空间差异性,太湖北部和东太湖大部分区域为Kd(490)的低值区,太湖西部和南部为Kd(490)的高值区,而太湖中部大部分区域介于两者之间.
- 刘忠华李云梅李瑞云吕恒檀静郭宇龙
- 关键词：漫衰减系数环境一号卫星太湖
- 基于QAA算法的巢湖悬浮物浓度反演研究被引量：6
- 2012年
- QAA(quasi-analytical algorithm)算法基于辐射传输原理,估算水体后向散射系数,是目前较为成熟的半分析模型方法.2009年6月对巢湖水体进行野外实测,在获得遥感反射率、吸收衰减系数、悬浮物浓度(cTSM)等数据的基础上,构建了巢湖水体cTSM的近红外双波段反演模型,并将QAA算法计算得到的后向散射概率作为输入,以期提高cTSM的反演精度.结果表明,①对巢湖水体而言,807 nm和834 nm是构建近红外双波段模型的最佳波段,807 nm处的单位散射系数为0.411 m2.g-1,834 nm处的单位散射系数为0.395 m2.g-1;②利用QAA算法计算得到的巢湖水体的后向散射概率为0.029,将该值输入反演模型后,cTSM的反演精度与输入其他经验值相比得到明显提高,反演值与实测值的均方根误差RMSE和平均相对误差绝对值MAPE分别达到12.143 mg.L-1和24.378%;③在cTSM较高的站点(近似高于30 mg.L-1),利用近红外双波段模型反演的悬浮物浓度结果更为稳定和可靠.
- 张红黄家柱李云梅徐祎凡刘忠华徐昕
- 关键词：巢湖悬浮物浓度近红外
- 太湖、巢湖水体总悬浮物浓度半分析反演模型构建及其适用性评价
- 总悬浮物浓度是水体重要的水质参数。本研究利用太湖春季一、秋季和巢湖夏季多期野外实测数据,通过对生物光学模型进行合理的简化构建适用于太湖、巢湖水体总悬浮物浓度反演的半分析模型,并将该模型应用于MERIS和环境一号卫星高光谱...
- 刘忠华李云梅檀静郭宇龙周莉刘阁
- 关键词：总悬浮物太湖巢湖
- 文献传递
- 太湖、巢湖水体总悬浮物浓度半分析反演模型构建及其适用性评价被引量：14
- 2012年
- 总悬浮物浓度是水体重要的水质参数.本研究利用太湖春季、秋季和巢湖夏季多期野外实测数据,通过对生物光学模型进行合理的简化构建适用于太湖、巢湖水体总悬浮物浓度反演的半分析模型,并将该模型应用于MERIS和环境一号卫星高光谱卫星影像上以验证该方法的适用性.结果表明:①针对太湖和巢湖水体,总悬浮物浓度最优反演波段范围为730～832nm(氧气吸收带除外);②针对MERIS数据,波段10(中心波长754 nm)和波段12(中心波长779 nm)均适用于太湖总悬浮物浓度反演,而波段11(中心波长761 nm)由于氧气吸收带的影响不适用于总悬浮物浓度反演;③针对太湖MERIS数据,模型反演结果的相对误差基本上呈现出随距离卫星过境时间增大而逐渐增加的趋势,在卫星过境时间正负3 h内测量的样点,模型反演结果的相对误差均在50%以内,而时间差超过3 h,相对误差则逐渐增大到50%以上;④环境一号卫星高光谱数据17个波段(B83～B99)均能够对巢湖总悬浮物浓度进行较好的反演,其反演效果要好于MERIS数据在太湖的反演结果.
- 刘忠华李云梅檀静郭宇龙周莉刘阁
- 关键词：总悬浮物太湖巢湖
- 基于偏最小二乘法的巢湖悬浮物浓度反演被引量：23
- 2011年
- 悬浮物浓度是水质评价的重要参数.对2009年6月巢湖实测的高光谱数据进行小波变换以去除数据冗余,减少建模时间.考虑到不同的小波基函数和分解尺度对数据压缩的影响,采用3个指标作为评价标准,最终选择小波基函数为Db4,分解尺度为4的小波变换,经小波变换后,原来的451个波段的光谱数据压缩为34个特征变量.利用小波变换后的光谱数据建立了悬浮物浓度反演的偏最小二乘法(PLS)模型,其中20个样本用于建模,9个样本用于验证,结果表明:当主成分个数为3时,PLS模型具有最佳的效果,此时模型的R2为0.93,R2(pred)为0.89,PRESS为3.29,3个主成分累积解释了98.60%的自变量信息和92.37%的因变量信息.此外,PLS模型能够充分利用高光谱数据信息,具有较高的精度和稳定性(R2=0.93,RMSE=4.77mg/L,MAPE=9.02%).通过与单波段模型、光谱一阶微分模型及波段比值模型的对比分析得出,PLS模型无论是从建模样本精度还是验证样本的误差方面均高于传统的经验模型,适合于利用高光谱数据进行悬浮物浓度的反演.
- 刘忠华李云梅吕恒徐祎凡徐昕黄家柱檀静郭宇龙
- 关键词：小波变换偏最小二乘法高光谱数据悬浮物巢湖
- 太湖水体悬浮颗粒物生物光学模型及MERIS数据反演被引量：7
- 2012年
- 根据太湖悬浮颗粒物生物光学特性建立的悬浮颗粒物红外单波段生物光学模型具有明确的机理性.利用2006年至2009年野外实测悬浮颗粒物浓度和水体光学数据对该生物光学模型进行检验和分析.结果表明,悬浮颗粒物比后向散射系数的时空差异是影响总悬浮颗粒物生物光学模型精度的主要因素.总悬浮颗粒物在红外波长的吸收系数对总悬浮颗粒物生物光学模型精度也具有显著的影响.根据中分辨率光谱成像仪(MERIS)悬浮颗粒物反演结果和野外实测风速数据,太湖沉积物再悬浮将显著增加水体中悬浮颗粒物的含量.
- 黄昌春李云梅王桥吕恒孙德勇乐成峰
- 关键词：悬浮颗粒物生物光学模型太湖
