基于高光谱数据的水体叶绿素a指数反演模型的建立-论文.pdf

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1、第30卷第3期农业工程学报Vo1．30No_32014年2月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringFeb．2014基于高光谱数据的水体叶绿素a指数反演模型的建立王金梁，秦其明※，李军，林丛，徐若风，高中灵(北京大学遥感与地理信息系统研究所，北京100871)摘要：水体叶绿素a含量是反映水体质量的重要指标之一，利用遥感技术监测其含量具有众多优势。该研究利用2012年7月在广西壮族自治区桂林市漓江流域实地采集的水体高光谱数据和实验室化验分析数据，借鉴陆表植被叶绿素a的遥感反演模型，发展了一种新的水体

2、叶绿素a提取指数(waterchlorophyl1．aindex，WCI)。通过与反射率敏感波段法、波段比值法和半分析方法对比分析发现，新提出的WCI指数使用650、685、696nnl波段，波段稳定，决定系数。可达0．58，均方根误差最小为0．24，受水体悬浮物影响小，在天津海河区域的验证效果也表明了该模型可以有效地提取水体叶绿素a含量。该方法扩展了水体叶绿素a监测的建模思路，对水体叶绿素a监测建模有一定的指导作用。关键词：遥感；光谱分析；模型；水体叶绿素a；高光谱；漓江；叶绿素a指数doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．03．017中图

3、分类号：S127~TP79文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一03—0128—07王金梁，秦其明，李军，等．基于高光谱数据的水体叶绿素a指数反演模型的建立[J]．农业工程学报，2014，30(3)：128—134．WangJinliang，QinQiming，LiJun，eta1．Waterchlorophyll—aretrievalindexbasedonhyperspectraldata[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCS

4、AE)，2014，30(3)：128—134．(inChinesewithEnglishabstract)利用遥感技术估测水质参数的方法与遥感技0引言术的发展紧密结合，主要有经验半经验方法和物理叶绿素是藻类重要的组成成分之一，其浓度高机理模型方法。经验半经验模型是在水体要素光谱低是表征光能自养生物量的重要指标，可用于估测特征分析的基础上，利用水体光谱的特征波段或不浮游植物的生物量和生产力，也是反映水体营养化同波段组合与同步测量的水体要素间直接建立统程度的一个重要参数，因此，叶绿素a计相关关系。物理模型方法通过水中辐射传输模型(chlorophyl1．a)含量在一定程度

5、上反映了水体质量来确定水体各组分与水体反射率之间的关系，然后的好坏。传统的水质监测方法可精确地测定出某一利用建立的模型由水体反射率反向计算水体中各位置水质的各项指标，但成本高、耗时长，监测点组分的含量【3J。这些方法目前都已经被广泛使用，范围有限，无法反映水质指标在空间和时间上的分在一定程度上均取得了较好的效果，但是也存在一布状况L1J。水质遥感监测是利用遥感技术，研究水定缺陷。经验半经验方法算法简单，便于操作和测体表面反射光谱特征与水质指标含量之间的关系，试，但建立的一些统计关系常不稳定，可重复利用具有快速、大范围、低成本和周期性的特点，在一性差，难以扩展应用和对比

6、分析。物理模型方法的定周期内可以有效地监测水质参数在空间和时间前提条件必须明确水体的表观光学特性和固有光上的变化状况，发现一些常规方法难以揭示的污染学特性，而内陆水体的光学特性复杂，加上水体本源和污染物迁移特征，具有不可替代的优越性[2]。身的反射率较小，对水体表观光学特性参数的精确测量本身较为困难，要建立完善的物理模型的难度收稿日期：2013—04．08修订日期：2013—12．31较大，且模型中大多数水体生物、物理、化学参量基金项目：国家十二五科技支撑计划课题(2012BAC16B04，的反演一般都要引入经验关系，使得假设条件简化2012BAH29B03)；国家自

7、然科学基金项目(41071221，41101312)：国后的物理模型反演精度无法保证[6]。家自然科学基金重点项目(41230747)资助。作者简介：王金梁(1987一)，河南南阳人，博士生，研究方向为定量针对水体叶绿素a的反演，目前大多数研究是遥感。北京北京大学遥感与地理信息系统研究所，100871。在水体的光谱特征进行敏感波段的选择后，建立水Email：findlay．wjl@gmail．com体要素的反演模型，或者通过水体辐射传输模型的※通信作者：秦其明(1955一)，江苏徐州人，教授，研究方向为空间分析建立较为复杂的水体参数反演模型，缺少各种