MODIS遥感数据提取赤潮信息方法与应用-以珠江口为例

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1、第l1卷第2期地球信息科学学报Vo1．11，No．22009年4月JOURNALOFGEO．INFORMATIONSCIENCEApr．，2O09MODIS遥感数据提取赤潮信息方法与应用——以珠江口为例张涛2，苏奋振，杨晓梅，孙晓宇(1中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境国家重点实验室，北京100101；2中国科学院研究生院，北京100049)摘要：近年来，中国沿海近岸二类水体中的赤潮频发，对海洋环境、社会经济和公众健康都造成较大危害，因此，针对近岸二类水体中较小范围赤潮的遥感监测分析有重要意义。本文的工作主要集中在：(1)分析典型赤潮海水、泥沙浑浊海水、赤潮泥沙混

2、合海水，以及清洁海水的MODIS影像光谱特征；(2)分析叶绿素a法，温度法，荧光法和波段比值法，在近岸小范围赤潮识别应用中的优势和缺点；(3)提出监督分类的赤潮信息提取方法，其中典型赤潮样本的选取基于蓝绿波段反射率比值和MODIS1，4，3波段。利用本方法，对珠江口海域2006年2月赤潮进行了提取，取得良好的效果。关键词：赤潮；MODIS；波段比值法；监督分类；珠江口1引言宽、灵敏度低，一般不利于赤潮的提取。SeaWiFS是继CZCS之后的第二代水色传感赤潮(redtide)泛指由于海洋浮游生物的过器，其信噪比大幅度提高，且配置了更加合理的度繁殖造成海水变色的现象。近年

3、，国际上将那些波段以进行大气校正。Ahn等用SeaWiFS数据针直接造成危害的赤潮，称为有害藻类水华(harmful对亚洲东北部海域赤潮进行了探测，并提出以赤algalbloom，HAB)，而把一些无直接危害的赤潮潮指数来反映赤潮生物的富集程度．9J。孙强等用不归到此类J。在近3O年以来，赤潮的发生频SeaWiFS的第3，4，5波段的离水辐射率加减法，度、强度和地理分布都在增加，欧洲，北美，日对1997年厦门附近海域赤潮进行了探测。。。本，南美洲都时有赤潮发生，有毒赤潮种类也在另外，Hu等用MODIS荧光数据对2004年佛增加。有毒赤潮的发生将危害到海洋野生生物，罗里达

4、西南部海域赤潮进行了探测，研究了MO—海洋渔业生产，社会经济发展以及公众健康安全。DIS荧光数据探测赤潮的方法L1。Cannizzaro等发近年来，我国赤潮发生频度和强度都呈上升趋势。展了结合MODIS数据和SeaWiFS数据的方法，并2000年我国海域共发现赤潮28次，累计面积约在佛罗里达西南部海域赤潮探测中应用。王其7800km，到2005年我国共发现赤潮现象82次，茂等应用MODIS遥感资料，针对2002年6月和累计面积达27070km。2004年5月渤海赤潮进行探测_1，李继龙等利用利用不同遥感平台、不同传感器和不同算法，MODIS遥感数据探测了长江口及邻近海域

5、赤为赤潮的大范围、快速、同步、高频率探测提供潮。了重要手段。本研究利用已经过大气校正的MODIS遥感数Gower等用AVHRR的l、2波段数据探测了据，分析了典型赤潮海水，泥沙浑浊海水，赤潮1990年发生于加拿大西部沿海底刺膝沟藻赤潮J。泥沙混合海水以及清洁海水的MODIS影像光谱特赵冬至等也用AVHRR数据，针对1998年渤海赤征；剖析了利用MODIS第4通道和第3通道比值提潮进行了探测呻]。但AVHRR数据通道少、波段取赤潮信息方法(R4／R3>Cr)的优点和缺点。在此收稿日期：2008—06—07；修回日期：2009—03—12．基金项目：国家“973”项目(20

6、06CB701305)，中国科学院知识创新项目(kzcx2一yw-304)资助。作者简介：张涛(1983一)，男，重庆人，博士研究生，主要方向是海岸带研究，遥感、GIS应用，时空关联规则与挖掘研究。E—mail：zhangt@lreis．ac．an2期张涛等：MODIS遥感数据提取赤潮信息方法与应用——以珠江口为例基础上，提出了监督分类的赤潮信息提取方法，其海水与典型非赤潮海水(如清洁海水，泥沙含量高中典型赤潮样本的选取基于蓝绿波段反射率比值专的浑浊海水)的光谱差异。针对典型赤潮水体光谱题图和1，4，3波段合成图，对珠江口海域2006年的分析表明，赤潮水体有两个吸收峰和

7、两个反射2月赤潮进行了成功提取。峰。两个吸收峰，其中一个在440～460nm的蓝光波段，另一个在650—670nm的红光波段；两个反2MODIS赤潮信息提取原理与方法射峰，一个在560—580nm的绿光波段，另一个是690—710nm波段¨。2．1MODIS传感器主要波段特征本研究针对珠江口海域2006年2月赤潮，通MODIS是EOS系列卫星的主要探测仪器，具过对MODIS遥感数据的分析，提取出典型海水在有36个光谱通道，分布在0．4～14pum的电磁波谱MODIS可见光波段的特征波谱，绘制了波谱曲线，范围内。MODIS传感器1，2通道的