浅析AISA在浒苔遥感监测上的应用.pdf

《浅析AISA在浒苔遥感监测上的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、浅析AISA在浒苔遥感监测上的应用周刚，蒋博文，张曼祺，李佳，章悦(中国海监东海航空支队上海市200137)摘要：利用机载高光谱成像仪(AISA)高地面分辨率、高光谱分辨率、宽视场的特点，通过对浒苔进行光谱分析，建立了浒苔信息快速提取的技术方法和流程，并对信息提取的关键技术和结果进行了分析。实践证明，AISA这一新手段在航空浒苔灾害监测方面具有很好的应用潜力。关键词：浒苔；航空遥感监测；信息提取由于工农业发展和城市化的推进，近海海洋的环境问题13趋严重。由绿藻类石莼科浒苔属浒苔引发的绿潮灾害近几年在我国时有发生。大量浒苔漂浮聚集到岸边，阻塞航道，同时破坏海洋生态系统，严重威胁沿海渔业、

2、旅游业发展。遥感技术的发展为快速、有效地动态监测海洋绿潮灾害提供了可能。目前遥感浒苔监测主要采用的手段是卫星观测，航空遥感的手段尚未正式使用。然而，航空遥感具有机动灵活、空间分辨率高、光谱分辨率高、受云层的影响小、覆盖面广等特点，特别适用于近岸海域的环境监测。因而本文的研究目的在于尝试利用航空高光谱成像仪(AISA)这一全新的技术手段开展浒苔航空遥感监测的研究工作。1研究方法1．1仪器简介芬兰Specim公司的机载高光谱成像仪(Ai卜borneImagingSpectrometerforApplications，以下简称AISA)具有分辨率高(1000m飞行高度的收稿日期：2015—0

3、3—31地面分辨率为0．68m)、宽视场(总视场角37．7。)、高光谱维度(当光谱分辨率为1．25nm时，波段总数为488个)等特点(如表l所示)，可以根据不同的实验目的和应用需求，快速灵活地设置成不同的工作模态。做到一机多能、谱像合一，高效率地为遥感科学基础实验以及多种遥感应用提供高质量的航空遥感数据和应用产品。表1高光谱成像仪{AISA)光学及电磁特性光学特性规格光学范围41)口—970nm光谱分辨率1．25nm2．5nm5nm10am缝隙宽度30um光学镜头规格镜头选项OLE∞OLEl85焦距23mill18．5mm总视场角(度)29．937．7瞬时视场角(度)0．0290．03

4、7场地分辨率@l000m0．53m0．68m电磁特性规格光谱选项142+d卑8+波段数48824412260光谱分辨率1．25nm2．5am5nm10nm影像速率(images／s)3050100160信噪比350：l一1400：11．2浒苔的光谱特征采用的数据为2011年5月31日江苏盐城海域的航飞AISA高光谱数据，光谱范围是393．48～988．41nm，光谱分辨率为5nm，波段数126个。对原始数据进行辐射校正和几何校正之后，采用去包络线法得到浒苔与水体的波谱曲线。采用去包络线法的好处在于能够突出地物的反射和吸收特征，增强对比度。图1为盐城海域浒苔与海水去除包络线以后的反射率曲

5、线，绿线代表浒苔，蓝线代表海水。可以看出浒苔的光谱特征与植被相似，与水体有一定的差别。差别主要是在680nm以后的近红外波段，浒苔有一个比较明显的红边拉升，并且在近红外波段的反射率浒苔要高于海7k一图1浒苔与海水反射率曲线图由上图我们可以得出以下结论，对水体和浒苔而言，主要存在以下两点差异：(1)在691．57nm处，均存在一个明显的低波谷，且浒苔的波谷较水体更深，水体和浒苔在此处以后附近光谱曲线特征不一样，水体在691．57nm至710．7nm处曲线平缓下降，715．5nm降至波谷，而浒苔在此处呈现出明显的迅速拔高，至715．5nm处达到波峰(如图1中褐色椭圆处所示)；(2)586．

6、46nm至691．57nm处浒苔低于水体，而720．29nm至750．25nm和773．44nm至890．43nln处浒苔明显高于水体(如图2中红色横线所示，以0．8为分界线)，因此可根据以上特点选择特征波段，构建分类指标。1．3分类方法针对上述特点，拟采用决策树方法(如图2所示)：1)植被指数：针对上面分析的差异1中的波谷波峰特点，可应用植被体特征指数：(B715．5一B691．57)／(B715．5+B691．57)，植被大于0小于1，而水体小于零。具体公式为：(b75一b65)，((b75+b65)×1．O)。2)斜率分析：针对上面分析的差异1中的水体曲线光滑而植被较陡的特点，可

7、应用斜率分析：(B710．71一B691．57)／(A(710．71～691．57))，植被为正值而水体为负值。具体公式为：(b70一b65)／24．0。3)阈值分析：针对上面分析的差异2中的720．29nm至890．43nm处浒苔明显高于水体的特点，可应用由图知此处可设为：(ave(B773．44～B807．69))大于0．80(阈值可根据实际情况修正)的即为浒苔，小于等于0．8的为水体。具体公式为：(b83+b84+b85+b86+b87+