1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
为满足海洋水色卫星遥感器在轨定标与真实性检验需求，研制了一套三通道同色散光路、同系统定标、同步观测的水体表观光学特性测量系统（WAOPAS）。WAOPAS的光谱范围覆盖350~900 nm，光谱分辨率优于3 nm，具备自动调节观测几何、自动增益积分时间、数据远程传输和自动预处理功能，可实现全天候无人值守观测。3台传感器采用相同的色散采集单元设计，使WAOPAS具有相同的光谱范围和采样间隔，分辨率最大差异为0.26 nm，保证了光谱测量匹配性。海面辐亮度、天空辐亮度及海面入射辐照度的快速同步多次采集，最小化了天空光变化和海面波动对测量精度的影响。辐亮度与辐照度采用同一定标系统、近同步定标方案，遥感反射比测量不确定度同步降低了0.34%~0.83%（比例系数K=1）。开展了与国际主流测量仪器的户外比对试验，结果验证了所研制系统的测量可行性。
海洋光学 表面之上法 遥感反射比 传感器
1 杭州师范大学遥感与地球科学研究院, 浙江 杭州 311121
3 杭州师范大学理学院, 浙江 杭州 311121
现场水体光谱观测是水体光学性质、 水色遥感反演建模等研究不可或缺的基础性工作之一。 常规的倾斜观测方法受其较为严格的观测几何条件限制, 需要依据船体位置、 太阳方位等不断调整观测角度, 特别是针对河道水体光谱观测时, 还须考虑河道走向、 岸线遮蔽物等情况, 因此, 只能设置若干站点进行离散样点的观测, 难以在岸线环境较为复杂的河道水体开展连续走航快速观测。 而现场水体光谱连续走航快速观测能够获取不同地方时的大样本水体反射光谱, 丰富对水体二向反射特征的认识, 并建立更精确的反演模型, 在水色遥感研究中具有极其重要的作用。 鉴于此, 设计了一种基于垂直观测几何方式的内陆河道表层水体反射光谱连续走航快速观测方法, 并通过时空匹配技术获取整个河道的全波长遥感反射率数据。 在杭州西小江部分河段的试验表明, 该方法获取的遥感反射率与同步实测的叶绿素浓度、 浊度等水色组分的相关性较强, 选取的特征波段获得的确定系数R2均大于0.855。 Sentinel-2的观测天顶角接近于0, 近乎于垂直观测。 该研究使用Sentinel-2B的光谱响应函数对实测光谱进行等效光谱模拟, 转换为相应波段的等效遥感反射率, 反演结果与基于Sen2Cor的大气校正后的遥感反射率数据进行建模, 分析结果表明, 基于Sen2Cor的大气校正后的遥感反射率数据存在高估现象, 同时又用Sentinel-2B的大气表观反射率反推辐射亮度, 然后用FLAASH大气校正获取Sentinel-2B的遥感反射率数据, 经与实测等效遥感反射率建模分析发现, 基于FLAASH的大气校正后的遥感反射率数据在小于0.02 sr-1时也存在高估现象, 在大于0.02 sr-1时则存在明显低估现象。 研究表明, 用该方法所获取的大样本实测遥感反射率数据具有对卫星反射率产品进行真实性验证的应用潜力。
河道水体 反射光谱 走航垂直观测 遥感反射率 River water Reflectance spectrum Vertical observation of navigation Remote sensing reflectance Sentinel-2B Sentinel-2B
利用在2012年9月13日到9月15日渤海辽东湾高浊度水体的现场观测的遥感反射比评估同期地球同步水色卫星(GOCI)遥感反射比，结果表明GOCI的Rrs（λ）与现场观测结果谱型一致，总体偏低。其中555 nm波段一致性最好，平均相对百分比偏差（RPD）达到5%，865、745、412 nm显著低估，412 nm的RPD达到约60%。412 nm的均方根误差（RMSE）是865 nm波段的近10倍，并且呈现基于波段的指数变化趋势。格林尼治标准时间(GMT) 416（当地时间1216）的对比效果优于其他时段的观测结果。评估结果表明GOCI对混浊水体较好的观测效果，同时还需要进一步完善其大气校正算法。
海洋光学 地球同步水色卫星 遥感反射比 辽东湾 真实性检验 光学学报
2014, 34(s1): s101005
利用南海北部PY30-1石油平台上的HyperSAS所测量的遥感反射比Rrs和CE318所测量的气溶胶光学厚度AOT，对中分辨率成像光谱辐射仪(MODIS)传感器(Agua and Terra)进行中国南海区域的卫星数据检验。对比了412、443、531、547 nm波段的遥感反射比和869 nm的气溶胶光学厚度。遥感反射比的比对结果表明， 现场观测值略高于卫星观测值，但两者的一致性较好，其中Terra卫星的443 nm波段，Aqua卫星412 nm和443 nm波段的遥感反射比平均相对偏差小于10%。大气气溶胶光学厚度的比对结果表明，现场观测值和卫星观测值有良好的一致性，其中Aqua卫星的对比结果优于Terra卫星，两者的平均相对偏差都小于10%，Aqua卫星对比结果的平均相对偏差为-0.181%， Terra卫星对比结果的平均相对偏差为8%。
遥感 海上固定平台 遥感反射比 大气气溶胶 中分辨率成像光谱辐射仪 检验 光学学报
2013, 33(s2): s201001
1 中国科学院遥感与数字地球研究所, 数字地球重点实验室, 北京100094
2 华东师范大学, 地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
3 环境保护部卫星环境应用中心, 北京100094
水体光场不是各向同性的, 其方向性分布规律的研究对于水质参数遥感反演建模具有十分重要的意义。 大洋水体光场的二向性研究已经相对比较成熟, 而内陆水体光场的二向性分布规律研究仍存在许多问题。 水面原位多角度光谱测量数据是分析水体光场二向性的重要依据, 但是目前国际上还缺少相关测量设备。 设计并制作了一种能够在野外原位测量水面光场二向性的多角度水面光谱测量杆, 它可以配合光谱仪测量多个角度的水面遥感反射率光谱。 利用该设备在太湖开展了一次水面多角度光谱测量实验, 利用该实验获取的数据分析了太湖水面遥感反射率光谱的方向性分布规律, 进而给出了能够降低方向性影响的水质参数遥感反演建模策略。
多角度 二向性 方向特性 遥感反射率 太湖 Multi-angle Directional properties Remote sensing reflectance Lake Taihu 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2506
1 中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室, 山东 青岛 266071
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 南京信息工程大学海洋科学学院, 江苏 南京 210044
根据黄东海及珠江口附近海域17个航次的实测水下光谱剖面数据，建立了基于水体遥感反射比光谱数据与490 nm波段水体漫衰减系数Kd的遥感反演算法。经实测数据检验，经验算法反演结果的平均相对误差为28.27%，均方根误差为0.35，相关系数为0.91；半分析算法反演结果的平均相对误差为31.53%，均方根误差为0.48，相关系数为0.83。通过采用实测数据对新算法和现有算法的比较，发现新建立的算法能取得更好的反演效果，新建立的模型中经验算法能取得比半分析算法更高的精度。考虑到半分析算法建立过程独立于实测的水体漫衰减数据，因此可以认为半分析算法比经验算法有更大的适用性。
海洋光学 反演算法 漫衰减系数 遥感反射比 半分析算法
1 国家环境保护卫星遥感重点实验室, 北京100101
2 遥感科学国家重点实验室, 中国科学院遥感应用研究所, 北京100101
3 中国科学院研究生院, 北京100049
水体大气校正问题是开展我国环境一号卫星水色遥感定量化应用的关键。 针对环境卫星CCD相机的特点, 以水气耦合的辐射传输模型构建大气校正参数查找表, 研究以地面气象数据辅助的逐像元水体大气校正方法, 实现水体离水反射率和遥感反射比的反演。 以现场测量数据和MODIS数据为参考进行水体大气校正效果验证, 研究发现CCD相机的反演结果在蓝、 绿波段的精度较高而红、 近红的反演结果系统偏大。 研究结果还表明气溶胶模型是影响水体大气校正精度的重要因素。
水体大气校正 环境一号卫星CCD相机 离水反射率 遥感反射比 Water atmospheric correction HJ-1 CCD camera Water leaving reflectance Remote sensing reflectance 光谱学与光谱分析
2011, 31(10): 2798
1 安徽师范大学 物理与电子信息学院，芜湖 241000
2 安徽师范大学 国土资源与旅游学院，芜湖 241003
为了建立水色三要素的反演模式，根据2003年和2004年测量的珠江口区域水色数据，采用中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像水色通道的遥感反射率组合建立神经网络模型，同时反演珠江口水域水色三要素(叶绿素、悬浮泥沙、黄色物质)的浓度，并对模型进行验证分析。根据反演模型利用MODIS数据获取三要素的浓度图，对形成原因进行了简要的分析。结果表明，采用443nm，488nm，531nm，551nm，667nm，678nm，748nm通道遥感反射率组合作为输入时，模型反演精度比其他输入组合要高，该方法具有较理想的精度。
大气与海洋光学 中分辨率成像光谱仪 三要素浓度 遥感反射率 神经网络 珠江口 atmospheric and ocean optics moderate-resolution imaging spectroradiometer three-element concentration remote sensing reflectance neural network Pearl River esturay
1 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京100194
2 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京100194华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
3 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
水体反射率的光谱特征波长分析是解决内陆水色遥感难题的一项重要的基础工作。 该文分析了2006—2009年七次太湖综合实验获取的312个采样点遥感反射率, 找出反射率曲线出现极大值、 极小值、 由凹向凸转变的拐点、 由凸向凹转变的拐点对应的特征波长, 给出了太湖水体反射率350～900 nm范围内的光谱特征波长: 359, 440, 464, 472, 552, 566, 583, 628, 636, 645, 660, 676, 689, 706, 728, 791, 806和825 nm。 最后用浮游植物色素的吸收光谱、 太湖水体特有的组成成分解释了特征波长。 文章分析特征波长的方法, 对于各种光谱曲线的特征波长分析都适用, 该方法能够有效地区分曲线峰值所在波长和谷值所在波长重叠的情况。 该文的研究成果有利于建立反演水质参数的算法, 从而提高反演算法的精度。
水色遥感 遥感反射率 太湖水体 特征波长 Ocean color remote sensing Remote sensing reflectance Taihu Lake water Characteristic wavelengths 光谱学与光谱分析
2011, 31(7): 1892
1 安徽师范大学国土资源与旅游学院, 安徽 芜湖 241003
2 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241000
利用2003年1月和2004年1月获得的珠江口实测遥感反射率和悬浮泥沙浓度数据,根据MODIS专门的水色通道,建立基 于实测遥感反射率的广义回归神经网络模型来反演悬浮泥沙含量,并利用MODIS图像获取悬浮泥沙的浓度图。 研究结果表明: 广义回归神经网络模型计算方法简单,选取MODIS 8～15通道的遥感反射率组合作为输入时,模型的反演精度较理想, 平均相对误差为17.01%,相关系数为0.965。
海洋光学 悬浮泥沙 遥感反射率 广义回归神经网络 ocean optics suspended matter moderate-resolution imaging spectroradiometer MODIS remote sensing reflectance general regression neural network
