1 国家海洋局南海环境监测中心, 广东 广州 510300
2 自然资源部南沙珊瑚礁生态系统野外科学观测研究站, 广东 广州 510300
3 国家海洋局南海规划与环境研究院, 广东 广州 510300
4 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 江苏 南京 210008
水体总悬浮物(TSS)会影响光在水体中的传播过程及水体的生态功能,在水生生态系统中起着重要作用。基于2009~2014年在太湖、巢湖、鄱阳湖、珠江口和大亚湾采集的生物-光学数据,分析了TSS浓度变化的遥感响应波段,构建了海岸带和内陆水体TSS浓度遥感定量估算模型,并结合VIIRS(Visible infrared imaging radiometer suite)卫星遥感数据揭示了水体TSS浓度的时空分布特征。结果表明,由不同水体组分贡献的比值模型[Rrs(865)/kd(555)]可以解释81%的TSS浓度变化,其中,Rrs(865)为865 nm处的遥感反射比,kd(555)为555 nm处的水体衰减系数。相比已报道的其他经验模型,本模型的估算精度有明显提高。验证结果表明,该模型可适用于海岸带和内陆水体,将其应用于预处理后的VIIRS卫星遥感数据,揭示了太湖和珠江口水域水体TSS浓度的空间和季节变化规律。
海洋光学 水色遥感 二类水体 富营养化水体 光学学报
2021, 41(19): 1901003
胶州湾位于山东半岛南部, 是黄海西部的一个半封闭海湾, 是北温带海湾生态系统的重要代表。 由于水体交换能力不足, 容纳的污染物总量较大, 胶州湾及青岛近海水体富营养化问题突出, 对其水质进行实时有效监测意义重大。 2014年8月和2015年10月在胶州湾及青岛近海进行了两次海洋光学现场实验, 测量海水固有光学性质。 利用高光谱吸收衰减仪ac-s测量了海水吸收系数和衰减系数光谱剖面, 并计算了海水散射系数光谱剖面; 利用后向散射仪BB9(2014年航次)和HS6(2015年航次)测量了海水后向散射系数光谱剖面, 并计算了水中颗粒物的后向散射比。 利用现场测量数据, 建立了悬浮粒子散射系数和后向散射系数光谱模型, 以及532 nm处后向散射系数与散射系数的关系模型。 利用后向散射比提供的粒子折射率信息分析了胶州湾及青岛近海海域的粒子组成及其空间分布情况。 最后分析了悬浮粒子散射特性与浓度SPM的关系。 研究结果表明: 胶州湾内的散射系数bp和后向散射系数bbp值普遍高于青岛近海, 并且胶州湾内越靠近岸边的站位, 其值越大, 胶州湾内站位的散射系数bp光谱斜率(m=0.56)较青岛近海站位大(m=0.44); 胶州湾及青岛近海海域的粒子后向散射系数和散射系数之间存在幂指数回归关系; 研究海域的粒子折射率在1.097~1.197之间, 粒子组成以无机矿物粒子为主, 两次现场实验的结果表明湾口站位(JZ1, QD1和QD7)的折射率变化不大。 选取从湾内经湾口到青岛近海的站位组成断面, 分析这些站位粒子折射率np的分布发现, 湾内从近岸(JZ9)到湾口(JZ1), 粒子折射率逐渐增大, 湾内粒子无机成分更多; 青岛近海离岸越远(QD7—QD5), 粒子折射率逐渐减小, 有机粒子的成分增加。 JZ6站位为靠近胶州湾大桥的站位点, 粒子折射率明显小于大桥两边的站位。 后向散射系数与SPM浓度之间存在线性回归和幂指数回归关系, 但幂指数回归结果优于线性回归结果。
二类水体 海洋水色遥感 散射特性 粒子分类 胶州湾及青岛近海 Case Ⅱ waters Remote sensing of ocean color Scattering characteristics Particle classifications Jiaozhou Bay and Qingdao coastal area 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3102
1 国家海洋局南海环境监测中心, 广东 广州 510300
2 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与环境国家重点实验室, 江苏 南京 210008
3 国家海洋局南海海洋工程勘察与环境研究院, 广东 广州 510310
基于2011年5次太湖水体现场测量数据, 分析富营养化水体颗粒有机碳(POC)对遥感反射比的影响, 构建了POC含量的遥感定量估算模型, 并结合MERIS遥感影像资料, 揭示了太湖水体POC浓度的时空变化特征.结果表明, 太湖水体中的POC对560～709nm波段范围内的遥感反射比影响显著; 基于海洋水环境特征构建的POC浓度遥感估算模型不适于太湖水体; 通过分析富营养化水体的光学特性以及POC对遥感反射比的影响, 发现MERIS传感器红(620nm)、近红外(709nm)波段遥感反射比的比值与POC浓度具有较好的相关关系(R2=0.75, n=132, RMSE=33.27%, P<0.05), 适于太湖水体POC浓度的遥感估算.
太湖 碳循环 叶绿素a Ⅱ类水体 Taihu Lake POC POC carbon cycle chlorophyll a Case Ⅱ waters
1 合肥学院 数学与物理系,安徽 合肥 230601
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
3 中国科学院 大气成分与光学重点实验室,安徽 合肥 230031
利用Terra卫星的MISR传感器数据进行渤海湾上空气溶胶反演的初步研究。采用分区暗像元的方法进行反演,传统暗像元大气校正算法认为研究区域上空的气溶胶光学厚度呈均匀分布状态。针对传统暗像元算法的不合理性, 将渤海湾划分为7个子区域, 每个子区域利用传统暗像元算法估算其气溶胶光学厚度, 然后结合空间插值算法获取整个渤海湾的气溶胶光学厚度信息。研究结果表明: 渤海湾上空的气溶胶光学厚度呈沿海岸线高,近海区低的阶梯分布模式,与传统暗像元算法相比, 分区暗像元算法综合考虑了水体上空气溶胶光学厚度空间分布的不均匀性, 有利于改善大气校正的精度。
二类水体 大气校正 气溶胶光学厚度 暗像元 MISR MISR caseⅡwaters atmospheric correction aerosol optical thickness dark pixel
1 中国地质大学 (北京)海洋学院,北京 100083
2 青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266071
3 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,山东 青岛 266071
4 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100101
5 中国科学院南海海洋研究所，广东 广州 510301
6 西南大学地理科学学院，重庆 400715
二类水体光学活性成分的复杂性导致了水体光学特性的复杂性。 通过对太湖区域实测高光谱数据的分析,进一步认识了太湖水体的光谱特性与悬浮泥沙浓度之间的关系,最大反射峰波长随着悬浮泥沙浓度的增加向短波方向移动,即“蓝移现象”;敏感波段区域的光谱曲线对波长的积分面积与悬浮泥沙浓度之间具有良好的线性关系,近似后的梯形面积模型能较好地反映太湖泥沙浓度状况,并适用于LandSat/TM等多光谱卫星影像数据反演。 梯形面积模型的反演,结果表明太湖区域悬浮泥沙浓度主要集中在30-80 mg·L-1之间,分布呈现湖西、湖南和湖心高,湖东低的格局;与实测数据相比较,反演模型相对误差为6.035%。
二类水体 光谱曲线 悬浮泥沙浓度 蓝移 CaseⅡwaters Spectral curves Suspended sediment concentration Blue shift
1 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
提出了一种基于短波红外(SWIR, short wave infrared)波段离水反射率为0的Ⅱ类水体大气校正算法.采用 MODIS的1.240μm和1.640μm两个SWIR波段的反射率计算出了可见光及近红外(NIR, near infrared)波段气溶 胶散射反射率, 进而反演得到了这些波段的离水反射率.应用该算法对中国东部近海及湖泊的Ⅱ类水体进行了大 气校正, 并与实测数据和常用的大气校正算法进行了比较分析, 结果表明该算法能够有效地去除大气的影响.
大气校正 Ⅱ类水体 短波红外 MODIS MODIS atmospheric correction case Ⅱ waters short wave infrared(SWIR)
1 环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京师范大学资源学院,北京 100875
2 日本筑波大学地球科学系,筑波 305-8572,日本
文章提出了一种基于生物光学模型的二类水体叶绿素浓度反演算法。本算法根据生物光学模型,利用一系列已知各组分浓度的反射光谱计算各组分的吸收和后向散射系数,然后采用非负最小二乘法解得叶绿素浓度。研究是在实验室内进行了绿藻的培养,且在暗室内测定了具有不同叶绿素和非藻类悬浮物浓度的水体样本的反射光谱。并把实验室测得的反射光谱重采样到Landsat TM对应的波段以检验该算法在TM数据中的适用性,同时比较了利用不同TM波段组合反演叶绿素浓度和非藻类悬浮物浓度的精度。结果表明,对于绿藻而言,利用TM第二、三、四波段反射率数据的组合反演时的效果最好,叶绿素浓度反演结果的均方根误差为4.7 μg·L-1,其精度明显优于传统的回归分析算法。
生物光学模型 二类水体 叶绿素 Bio-optical model Case Ⅱ waters Chlorophyll-a
