VIIRS的浅海地形和水体信息遥感探测

• 作 者: 相琳
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2020年12期
• 关键词: 光学浅水 水深反演 水体IOPs

近年来随着水色遥感卫星技术的发展,其在海洋监测方面具有极高灵活性,能够高效率、低成本地不间断监测,结合诸多学者设计的先进的大气校正和水深反演算法,这使得水色遥感应用极大地扩展到浅海海底地形和水体光学性质研究方面。作为一颗新兴的水色遥感卫星,VIIRS卫星在海洋监测方面很有潜力,然而其标准产品(NASA提供下载)并未对光学浅水区域做底部信号修正,因此其覆盖浅水区域的产品(如IOPs、chla)具有很大的不确定性甚至是错误的;因此,要针对VIIRS影像在浅水做底部信号修正。而以激光雷达技术为首的主动遥感技术正蓬勃发展,激光雷达传感器能够全天时获取离散水深,而如何将这部分离散水深与卫星数据结合,探索点与面的融合遥感反演模型,提高VIIRS影像在浅水区的反演精度成为一个难点。由此,本文旨在探索结合已知离散水深点提高VIIRS标准产品质量的可能性,同时获取浅水地形和水体光学信息。有诸多学者针对浅水区域的底部信号修正问题提出了很多模型,主要分为经验算法和半分析-半经验算法。其中经验算法依赖经验参数和先验知识,对已知数据要求较高,但针对区域性的浅水调整参数可以达到较高的水深准确度;而半分析-半经验模型中由Lee et al最早提出的HOPE模型最为经典,由此本文在HOPE模型基础上,选取at(443)和比值bbp(443)/at(443)作为新的变化参数,创新性地结合已知水深点对水体光学性质约束进行约束,进而反演高准确的水深和水体固有光学量IOPs。以巴哈马浅滩、佛罗里达特定浅水区和大堡礁为研究区域,结合混合底质模型能够对浅水区向上反射的信号进行修正,较好地反演浅水区的水深,水深反演精度达R2=0.88,RMSE=1.49m,反演IOPs误差最大值为RMSE=0.0047,证明该模型能够有效提高VIIRS影像在浅水区的反演精度。主被动结合的遥感探测技术在VIIRS卫星影像浅水区上得到初步应用,且该研究证明少数已知水深点能够提高VIIRS影像在浅水区的水体光学参数反演精度,为以后主被动遥感技术的结合研究奠定了基础;另外,该模型能够适用于混合底质或者单一底质主导的水体遥感反演研究中,适用性较广。这些对提高VIIRS产品质量和将VIIRS更广泛地应用于海洋环境监测以及人们准确了解、研究浅水区水体IOPs具有重要意义。