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利用SeaWiFS资料对二类水体辐射大气校正方法的研究

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收 稿 日期 ｛２０ — １ －Ｏ ０５ ２ １
基 金项 目：国防预先研究基金项 目资助 （１ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｑ ７ Ｏ ５ ４ ３ ４ ２３ ＴＯ １ ）
作者简介 ・ 史丰荣（ ９ ９ ）女 ， １ ７ － ， 山东省烟台市人 ， 烟台大学光 电信息学 院硕士研究生 ． 主要从事遥感图像处理研究．
直射和漫散射到达海面． 到达海面的直射光， 一部分 由于镜面反射可能会穿过大气到达卫 面 ， 到水 色 因子如 叶绿素 、 浮 泥 沙和 黄 色物 质等 颗 粒 的散射 后 ， 经水 面折 射 受 悬 再
穿过大气到达卫星水色扫描仪． 水次表面的另一部分继续向下到达真光层深度或到达海底又部分反射。 经折 射 回到卫 星水 色扫 描仪 ． 因此 ， 可能 到达卫 星水 色扫 描仪 的总辐射 量 为［ ］ ２
射 ； 为来 自海面太阳反射； 为来 自 Ｌ （） Ｌ （） 水面的辐射 ｌ 为来 自水体底部的反射 ｌ 为直射太 （） Ｌ （） Ｌ 阳光的镜面反射 ； 为海面到卫星传感器之问的大气传递衰减系数． ｔ
通常 可见光 不 可能 到达海洋 底部 ， 以 （）式 中来 自水 体底 部 的反射 Ｌ （）项可 以忽 略． 所 １ ６ 由于 Ｓａ Ｆ ｅｗｉＳ 传 感器 总是 以避开 镜 面反射 的角度倾 斜 ， 以来 自海 面 的镜 面反 射 Ｌ （） 也可 以忽 略． 所 项 于是 （）式 可 以改 １
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第４ 期
史丰荣 等 ： 利用 Ｓ ａ Ｆ ｅＷｉＳ资料对 二类 水体 辐射大气 校正方法 的研究
Ｌ ）一 Ｌ， ）＋ Ｌ （ （ （ ）十 ￡ （ ）＋ ｔ２ Ｌ Ｌ ， （ ） （ ）＋ Ｌ６ ）＋ Ｌ （ ， （ ） （） １
其 中： ） Ｌ （ 为水色扫描仪接收到的总辐射量 ； ， ） Ｌ （ 为来 自大气瑞利散射 ｌ 为来 自大气 的气溶胶散 （） Ｌ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ４ １３ ．
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ０６
利用 Ｓ ａ Ｆ ｅＷｉＳ资 料 对 二 类 水 体 辐射大气 校正 方法的研 究
史丰荣 ，刘美娟 ， 维华 ， 巍巍 ，张 骏 周 冯
（ 台大学 光 电信 ． 学院 ， 东 烟 台 ２ ４０ 烟 ｇ － 山 ６ ０ ５） 摘 要 ： ｅＤ Ｓ ａ ＡＳ软件提供的标 准大气 校正算法 中 ， 假设第 ７和第 ８通道 的离 水辐射 为 ０ 但测 量数据表 明 ， ， 在二类水体 的大气校正算法 中这 种假设不 成立 ． 针对 中国海 区的特 点 ． 选取不 同的近岸 二类 水体 大气校正方法进 行分析 和比较， 出了适用于近岸＝类水体尤其是近岸高 泥沙含量 的混浊水体的大气校正方法． 给 关键词 ： ｅＷｉＳ 大气校正方法 Ｉ二类水体 ；离水辐射亮 度 Ｓａ Ｆ ； 中图分类号 ： ９ ０ ＴＰ７ ；Ｐ４ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ；ｌ ０— ７５ ２ ０） ４ ０ ２ — ４ ０ １ ８ ３ （ ０ ６ Ｏ— ４ ４ ０
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第 ３ ５卷 第 ４期
２０ ０ ６年 １ 月 ２
内蒙 古 师 范 大 学 学 报 （ 自然 科 学 汉文 版 ）
Ｊ ｕ ｎ １ ｆＩ ｎ ｒＭｏ ｇ ｌ ｒ １ ｉｅｓｔ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｉ ｏ ） ｏ ｒ ａ ｎ ｅ ｎ ｏｉ Ｎｏ ｍａ ｏ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｙ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅＥｄｔ ｎ Ｓ ｉ
Ｓａ Ｆ （ ｅ— ｅ ｎ ｄ ｉ ｄｏ Ｖｉ ｅ ｓｒ是 装 载 在 美 国 Ｓ ＡＳ ＡＲ卫 星 上 的第 二 代 海 色 遥 ｅｗｉＳ ＳａＶｉ ｇＷｉｅ ｅ —＆ ｅ Ｓ ｎｏ） ｗｉ Ｆ ｌ ｗ Ｅ Ｔ 感 传感器 ， 仪器 有 ８个探 测波段 ， ６个通 道位 于可 见 光范 围 ， ７和第 ８通道位 于近红 外． 洋水 色卫 星 该 前 第 海 遥 感 接受到 的辐射 能量 ８ 以上来 自大 气的干 扰 ， Ｏ 而来 自海 面 的辐射 只有 ３ ～ １ ｎ ］因 此 ， ５ ． 如何 消 除大 气 辐射 的干扰 ， 得水 体 的有效信 号是 海洋水 色 遥感 信 息 提取 的关 键 技 术 之 一． 国 ＮＡＳ 提供 的 Ｓａ 获 美 Ａ ｅＷ— ｉＳ大气校 正算 法 软件 Ｓａ ＡＳ对＝类 水 体不进 行大 气 校正 ， 能用 于海 洋水 色 的信 息 提 取 ， Ｆ ｅＤ 不 而二类 水 体 中 不 存在 离水 辐射 率 为 ０的波 段 ， 以 Ｇ ｒｏ 所 ｏｄ ｎ清洁 水体 算法 在 近岸 二类 水 体 区不 成立 ． 文 按 照水 色遥 感 资 本 料 大气校 正 的基本 原 理 和方 法 ， 据 我 国海 区水 体悬 浮 泥 沙含 量 高 的特点 ， 我 国东南 沿 海 、 根 对 台湾海 峡 的水
域进行 研究 ， 出几 种近岸 二类水 体 大气校 正方 法进 行 分析 和 比较 ， 图 寻找一种 适 用于 近岸 二类水 体尤 其 选 试 是近 岸高泥 沙含 量 的混浊水 体 的大气 校正 方法．
１ Ｓ ａ ｉＳ大 气校 正 的基本 原 理 ｅＷ Ｆ
来 自大 气外 层 的太 阳光通过 大气 的瑞 利散 射和气 溶 胶散 射 ， 中一 部 分返 回到 卫星水 色 扫描仪 ， 其 一部 分
写 为
Ｌ ）＝ Ｌ （ （ ）＋ Ｌ （ 。 ）＋ ￡ （ ）＋ ￡ ） （ ） Ｌ （ Ｌ ， （） ２
这样 就可 以只考 虑 大气路 程辐 射和太 阳耀 光辐 射 的影响 ．
大气路程辐射包括大气 的瑞利散射和气溶胶散射两部分． 无论是瑞利散射还是气溶胶散射， 不仅耍考虑

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一种实用的二类水体SeaWiFS资料大气校正方法

一种实用的二类水体SeaWiFS资料大气校正方法


收 稿 日期 ：２ ０ ０ １—０ ４—１ ；修 订 日期 ： ０ １—０ １ ２０ ９—２ ４． 基 金 项 目 ：中 国 科 学 院 ＫＺ Ｘ２—２ ２课 题 、 东 省 科 委 ３ ９ ｍ０ ０ ４ Ｃ ０ 广 ９ ０ ５ ０ ｚ和 Ａ ０ ０ ９ ０ ２ ０ ９ Ｆ １等 课 题 资 助 项 目
波 带 宽 度 为 ２ ｍ， ０ｎ ７和 ８波 段 波 带 宽 度 为 ４ ｍ．由 于 海 洋 水 色 卫 星 传 感 器 接 收 到 的 辐 射 能 ０ｎ 量 ８ ％ 以上 来 自大 气 的 干 扰 ， 来 自海 面 的辐 射 率 只 有 ３ ～ １ ％［－ ］ 因 此 对 Ｓ ａ ｉＳ资 ０ 而 ％ ５ ２ ３， ｅＷ Ｆ 料 进 行 大 气 校正 对 Ｓ ａ ｉＳ资 料 的利 用 显 得 尤 为 重 要 ， 海 洋水 色 遥 感 的关 键 技 术 之 一 ． ｅＷ Ｆ 是
星 水 色 扫 描 仪 ， 入 水 体 的 余 下 部 分 光 继 续 向下 到 达 真 光 层 底 部 ， 到 达 海 底 又 部 分 反 射 ， 进 或 经
折 射 后 回到 扫 描 仪 ．综 上所 述 ， 能 到 达卫 星水 色 扫 描 仪 的 总 辐 射 量 可 由下 式 描 述 ［ ６： 可 ２ ］ －
２ Ｓ ａ ｉ Ｓ资 料 的 大 气 校 正 原 理 ｅＷ Ｆ
来 自大 气 外 层 的太 阳 光通 过 大 气 的 瑞 利 散 射 和 气 溶 胶 散 射 ， 中 一 部 分 返 回 到 卫 星 水 色 其
扫 描 仪 ， 一 部 分 朝 前 直 射 或 漫 散 射 到 达 海 面 ．到 达 海 面 的直 射 光 中一 部 分 由 于 镜 面 反 射 穿 另
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第２ ４卷
２０ ０２ — ０７
珠江口二类水体水色三要素的优化反演

珠江口二类水体水色三要素的优化反演

第26卷第5期2007年9月热带海洋学报J OU RNAL OF TROPICAL OCEANO GRA P H YVol 126,No.5Sep .,2007 收稿日期:2007201215;修订日期:2007203206。

孙淑杰编辑 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2001CB409708);广东省自然科学基金重点项目(06105018) 作者简介:杨锦坤(1980—)男,河北省沧县人,硕士研究生,主要从事海洋水色遥感研究。

E 2mail :yangjk80529@1261com 珠江口二类水体水色三要素的优化反演杨锦坤,陈楚群(中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室,广东广州510301)摘要:根据2003年1月珠江口实测资料获得的相关参数,建立了适用于该海域的二类水体水色三要素优化反演模型,同步优化反演得到了与2003年1月25—26日实测站点相对应的2003年1月29日的SeaWiFs 图像像元点的水色三要素,反演与实测水色三要素的平均相对误差分别为:叶绿素1419%,悬浮泥沙1211%,黄色物质1316%。

研究结果说明本研究建立的优化反演模型比较适用于珠江口二类水体水色三要素的反演,且具有较高的反演精度。

关键词:二类水体;优化反演;水色要素;正演模型;大气校正;珠江口中图分类号:TP79文献标识码:A文章编号:100925470(2007)0520015206An optimal algorithm for retrieval of chlorophyll ,suspended sediments andgelbstoff of case Ⅱw aters in Zhujiang River estuaryYAN G Jin 2kun ,C H EN Chu 2qun(L ED ,S out h Chi na S ea I nstit ute of Oceanolog y ,Chinese A cadem y of S ciences ,Guangz hou 510301,China )Abstract :An optimal algorit hm for t he retrieval of chlorop hyll ,suspended sediment s and gelbstoff of caseⅡwaters in t he Zhujiang River est uary was established wit h t he optical parameters derived f rom t he in 2sit u data obtained in J an 12003in t he same area.And t hen ,t he chlorop hyll ,suspended sediment s and gelbstoff of t he SeaWi FS pixels on J an.29,2003corresponding to t he in 2sit u sites of J an.25and 26,2003were synchronously ret rieved ,wit h average relative errors of 1419%,1211%and 1316%for chlorop hyll ,sus 2pended sediment s and gelbstoff ,respectively.The research result s indicated t hat t he optimal ret rieval al 2gorit hm established here was relatively fit for t he retrieval of t he chlorop hyll ,suspended sediment s and gelbstoff of case Ⅱwaters in t he Zhujiang River est uary ,and had quite good retrieval accuracy.K ey w ords :case Ⅱwaters ;optimal ret rieval ;ocean color constit uent ;forward model ;at mo sp heric correc 2tion ;Zhujiang River est uary 叶绿素、黄色物质和悬浮泥沙是通常所称的“水色三要素”,是影响近岸二类水体光学性质的4种物质中的3种[1],另外一种是纯水分子。

海洋水色遥感大气校正算法研究进展

海洋水色遥感大气校正算法研究进展

第27卷　第1期海洋环境科学V o l.27,N o.1 2008年2月M A R I N EE N V I R O N M E N T A L S C I E N C E F e b.2008海洋水色遥感大气校正算法研究进展杨建洪1,王　锦1,2,赵冬至1(1.国家海洋环境监测中心,辽宁大连116023;2.大连水产学院,生命科学与技术学院,辽宁大连116023)摘　要:本文针对Ⅱ类水体的光谱特性和海洋现象的特点,综述了Ⅰ类水体及近岸Ⅱ类水体的主要大气校正算法,并介绍了各种算法的适应范围和优缺点。

通过对水色卫星传感器的技术发展现状的介绍,详细整理了目前主要卫星的大气校正算法,概述了Ⅱ类水体水色反演算法的研究现状和发展方向。

并根据我国近海的水体特点提出了水色遥感研究需要解决的关键问题。

关键词:水色遥感;近岸Ⅱ类水体;大气校正中图分类号:X87 文献标识码:A 文章编号:1007-6336(2008)01-0097-04R e v i e wo nt h e a t m o s p h e r i c c o r r e c t i o no f o c e a n c o l o r r e m o t e s e n s i n gY A N G J i a n-h o n g1,W A N GJ i n1,2,Z H A OD o n g-z h i1 (1.N a t i o n a l M a r i n e E n v i r o n m e n t M o n i t o r i n g C e n t e r,D a l i a n116023,C h i n a;2.L i f es c i e n c e s c o l l e g e,D a l i a nF i s h e r i e s U n i v e r s i-t y,D a l i a n116023,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i s p a p e r,a d e t a i l e d r e v i e wo nt h e m e t h o d s o f a t m o s p h e r i cc o r r e c t i o nf o r t h e c a s e1a n d2w e r e m a d e.T h e a n a l y s i s o fa d v a n t a g e s,d i s a d v a n t a g e s a n d a d a p t ab i l i t y w a s d o n e,a n d i t a p p l ic a t i o nw a s i n t r od u ce d i n C h i n a a n da b r o a d.T h e d e t a i l e dr e v i e wo nt h e d e v e l o p m e n t o f t h e c o l o r r e m o t e s e n s i n g w a s m a d e,a n dt h e m a i n m e t h o do f a t m o s p h e r i c s c o r r e c t i o n f o r s a t e l l i t e w a s i n t r o d u c e d b y n o w.B a s e d o n t h ew a t e r c h a r a c t e r i s t i c s,s o m e b e n e f i c i a l s u g g e s t i o n s o f t h em a r i n e o p t i c a l r e m o t es e n s i n g a p p l i c a t i o na r e d i s c u s s e d.K e y w o r d s:o c e a n c o l o r r e m o t e s e n s i n g;c a s e2w a t e r;a t m o s p h e r i c c o r r e c t i o n 水色(w a t e r c o l o r)是指太阳光经水体或海水散射后,可见光和近红外辐射计检测到的散射光的颜色。

一种基于神经网络二次优化的二类水体大气校正方法[发明专利]

一种基于神经网络二次优化的二类水体大气校正方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.04.09C N 103712955A (21)申请号 201410010428.4(22)申请日 2014.01.02G01N 21/55(2014.01)G01N 21/25(2006.01)(71)申请人李云梅地址210023 江苏省南京市文苑路1号南京师范大学地理科学学院(72)发明人李云梅 周莉黄昌春(54)发明名称一种基于神经网络二次优化的二类水体大气校正方法(57)摘要本发明公开了一种基于神经网络二次优化的二类水体大气校正方法，它涉及遥感影像数据处理技术领域。

其步骤为：对所获取的高光谱影像提取其几何信息、波长信息以及550nm 处气溶胶光学厚度初值τ5500；将前述提取的参数输入神经网络模型，模拟输出大气漫射透过率t以及总贡献ρpat h ；利用近红外波段的离水反射率ρw (NIR)，连同t 、ρpath ，模拟出表观反射率ρtoa sin ；将ρtoa sim 与从影像中提取的真实表观反射率ρtoa mes 进行光谱优化，最终得到最优解τ550opt 、R opt 、n opt ；将τ550opt 带入神经网络模型中，得到所有高光谱波段的大气漫射透过率t opt 以及大气分子和气溶胶的总贡献ρpath opt ；结合影像上真实表观反射率ρtoa mes ，估算高光谱影像的离水反射率。

本发明提高了模型的实用性，减少输入参数的同时提高了估算精度。

(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书6页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书6页 附图3页(10)申请公布号CN 103712955 A1.一种基于神经网络二次优化的二类水体大气校正方法，其特征在于，其步骤为：(A)：对二类水体的高光谱影像数据进行预处理，提取影像表观反射率；(B)：对所获取的高光谱影像提取其几何信息、波长信息以及550nm处气溶胶光学厚度初值τ5500；(C)：将步骤B中提取的参数输入神经网络模型，模拟输出大气漫射透过率t以及大气分子和气溶胶的总贡献ρpath；(D)：利用近红外波段的离水反射率ρw (NIR)，连同t、ρpath，模拟出表观反射率ρtoasim；(E)：将ρtoa sim与步骤(A)中提取的真实表观反射率ρtoames进行光谱优化，不断调整参数τ550、R、n，直到模拟值最接近真实值，最终得到最优解τ550opt、R opt、n opt；(F)：将τ550opt带入神经网络模型中，得到所有高光谱波段的大气漫射透过率t opt以及大气分子和气溶胶的总贡献ρpathopt；(G)：结合影像上真实表观反射率ρtoames，估算高光谱影像的离水反射率。