海岸带遥感

（3）、现有业务化应用的叶绿素浓度提取模型
1)Calcofi模型
该模型由美国Greg Mitchell等学者依据在南加利福尼亚湾(西经-125°-
117°, 北纬29°-35°)实测数据建立的统计模型，叶绿素浓度测量范围在0.05～22.3mg/m3。 (a) 线性模型：Chla=100.444-2.431X (b) 立方模型： Chla 100.45-2.860X 0.996X 2 -0.367X3 (X=log[R490/R555]) (X=log[R490/R555])
LS LW TA LR LP
式中：LW T A 为经大气衰减的离水辐射，（ T A 为大气透射比）；
LR
为海面的耀光辐射，（包括太阳耀光和天空耀光）； LP
为
大气路程辐射，它主要是经大气散射辐射而进入仪器视野内的；太阳 耀光应设法避免，可通过合理安排卫星轨道、太阳仰角和仪器观测角 达到。
基于模型分析的算法主要特点是利用生物光学模式描述水体组分与 离水辐射之间的关系，利用辐射传递模型模拟光在大气和海洋中传播的
光谱特征。这些模式在海水的不同组分、大气的不同状态下计算水面或
大气层顶(TOA, Top of the Atmosphere)的模拟光谱，然后建立反演算 法，求解海水组分。 1）代数方法 2）非线性优化方法 3）主成分方法 4）神经网络方法
c1 , c2 ,, c6 用实验方法来确定。
2）荧光线高度法
依据荧光峰高度(FLH)与叶绿素浓度的相关特性，建立的统计算法即为荧光线高度 法(FLH)。该方法是以波长为650 nm和730 nm 为基线，测量波长为685nm的荧光峰高度。
在太阳光的激励下，海面荧光辐射量与叶绿素浓度呈正相关，可以应用下式遥感
4.449
其中，C为色素浓度，Ls 为λ 波长的向上辐射率。
1）波段比值法
Wilson 和Austin提出比较精确的一般的关系式为：
Lw 3 c1 c2 c3 Lw 2 C L c4 c5 w 3 c6 Lw 2
式中：常数
Lw 1 Lw 2 Lw 1 Lw 2
渤海春季泥沙分布图（1998年4月）
渤海夏季泥沙分布图（1998年7月）
渤海秋季泥沙分布图（1998年10月）
渤海冬季泥沙分布图（1998年1月）
三、叶绿素遥感监测
1、叶绿素信息反演模型 （1）、经验算法
经验算法是基于两个波段的反射率与叶绿素浓度之间的 回归分析为基础的。变换后模型的一般形式为：幂函数，双 曲函数，三次方函数或多元函数。
Chla=100.2492-1.768X Chla=exp[(1.07783-2.5426X)]
0.2076-1.8288X 0.7589X 2 -0.7398X 3
2
(X=log(R443/R555)) (X=log(R490/R555)) (X=log(R443/R555)) (X=log(R490/R555))
(c) 三波段模型：Chla=exp[1.025-1.622ln(R490/R555)-1.238ln(R510/R555)] (d) 四波段模型：Chla=exp[0.753-2.583ln(R443/R555)+1.39ln(R412/R510)] 2）Morel模型 Morel模型1： Morel模型2： Morel模型3： Morel模型4：
第四章 二类水体水色遥感监测
一、二类水体水色遥感机理 二、悬浮泥沙遥感监测 三、叶绿素遥感监测
一、二类水体水色遥感机理
（一）、二类水体水色遥感机理 海色要素遥感探测器是被动式可见光辐射计，即水色辐射计，它的输出 电压 U 与其所接收到的辐射 L 有如下关系：
U
0

R( )
0 0Ls( , , , )d ( A cos )dd
大气校正
图像亮度值转换成反射率
建立图像辐射率与实测数据间的相关关系 计算含沙量和实测含沙量对比分析 精度检验 低 高 泥沙浓度图像
泥沙遥感定量反演流程
3、成果例图
长江口春季泥沙分布图（1998年4月）
长江口夏季泥沙分布图（1998年7月）
长江口秋季泥沙分布图（1998年10月）
长江口冬季泥沙分布图（1998年1月）
了悬浮泥沙水槽实验，根据实验结果，建立了悬浮泥沙含量和泥沙
遥感参数的
Xs
相关关系分析，得到了统计相关模式，其公式为：
X s a log10 S b
式中：a，b为实验获得的参数；
X s R5 R6
R
Xs
为泥沙遥感参数。
R(4 )
R(5 )
为各波段的遥感反射率；下标4、5、6分别对应490、550、
Chla 0.0929 100.2974-2.2429X0.8358 X
-0.0077X3
其中：Xmax=Max[log(Rrs443, 490, 510/Rrs555)] 7）OCTS-C模型 8）Polder模型
Chla=10-0.55+3.497X
2
X=log[(Lwn520+Lwn565)/Lwn490]
测量海面叶绿素浓度。
Chla aFLH b
式中：Chla为海面叶绿素浓度C(mg/m3)；FLH为荧光线高度值(W/(cm2· sr· nm))；a，
b为回归系数。
FLH F Bs
s r F Bq F Bs s q


其中
1 F Bi i
Lu 443 Chla 0.5 L 550 u
2.0
1.3
Gordon和Clark提出以下模式：
Muller-karger等提出以下模式：
Lu 443 Lu 520 Chla 5.56 Lu 550
2.25
1）波段比值法
（4）、Gordon关系式 H.R.Gordon等利用Monte Carlo方法解辐射传输方程，得到
的公式为：
b Rw An ( ) b n 1
3
n
式中：Rw 为光谱反射率；
数； An 为常数。百度文库
为吸收系数； b 为后向散射系
2、技术流程
多时相遥感数据 投影变换和几何校正
（4）再次悬浮的泥沙，沿岸海底和浅海区因海流等作用而掀起的泥沙。
（5）陆源颗粒，河流冰川带入的矿物颗粒等。 （6）陆源溶解有机质（黄色物质）。
（7）人类活动产生并进入海洋的颗粒和溶解物
二、悬浮泥沙遥感监测
1、悬浮泥沙遥感反演模型 （1）、线性关系式
恽才兴等利用长江口幅MSS遥感图像的灰度值，直接与地面同
1）波段比值法
L Chla a w 1 L w 2
b
式中的系数和参量直接由遥感数据经回归分析得到。波段比值法的
优点：一是有可能部分消除因太阳高度角、观测角不同而造成的误差；
二是部分地消去大气效应。
Morel和Prieur提出以下模式：
Lu 443 Chla 1.5 L 550 u
费尊乐利用CZCS资料计算出次表层向上辐射率后，提出了 估算近岸水域二类水体的色素浓度算法为：
当 c 0.6mg / m3 时
当 c 0.6mg / m3 时
Ls 443 c 0.766 520 Ls
1.329
Ls 520 c 1694 . 550 Ls

i 2 i Bi 2 Bi
f Bi dBi
式中:△λ i为波带Bi的带宽(nm)；F(Bi)为光谱辐射率函数；f(Bi)是Bi波段在带宽
△λ
i
范围内的平均辐射率[W/(cm2· sr· nm)]；λ q, λ r, λ
s
分别为波段Bq、Br和Bs的
中心波长(nm)。
（2）、分析模型方法
670nm波段。
1、悬浮泥沙遥感反演模型
（3）、负指数关系式
李京利用杭州湾NOAA卫星的AVHRR数据和准同步采样数据，
建立了悬浮泥沙遥感定量模式，其模式表达为：
L 0.479 e 0.0126 S 1.1904
式中： L 为卫星数据辐射亮度值； S 为水体含沙量。
1、悬浮泥沙遥感反演模型
固有光学量中最重要的是单位吸收系数和体散射相函数。
（二）、海洋水色遥感的主要特征参量
2、二类水体的成分
一般水体可能含有以下七种成分: （1）活的藻类细胞，其浓度可能有很大变化。 （2）连带的碎屑，即由浮游生物的自然死亡降解和浮游动物的消化排泄 产生的碎屑。 （3）溶解有机质，由藻类和它们的碎屑释放出来的物质（黄色物质）。
Chla 100.39202.8550 X 0.6580 X 2 3 Chla 100.33352.9164 X 2.4686 X 2.5195 X
Chla 0.040 100.341-3.001X2.811X
2
2
-2.041X3
2
2 3 其中：X=log(R490/R555) Chla 0.071 100.319-2.336X0.879X -0.135X 2 3 4 OC4最大波段比值模型： Chla 100.366-3.067X1.93X 0.649X 1.532 X
-0.851X3
Chla 100.438-2.114X0.916 X 9）Clark三波段模型：Chla = 100.745-2.252X
Chla 10
Chla 101.0312-2.4013X 0.3219X
-0.2911X 3
（3）、现有业务化应用的叶绿素浓度提取模型
3）Carder模型
Chla 100.28182.783 X 1.863 X
4）Aiken模型
2
2.387 X 3
(X=log(R490/R555))
步水文测验的表层水体含沙量建立相关关系，其数学表达式为：
ˆ a xb D
式中： D ˆ 为浑水区清水区灰度差值； x 为所求的水体实际含 沙量；a ， b 为实验获得的参数，下标 λ 表示所选用的波段 MSS5 和
MSS6。
1、悬浮泥沙遥感反演模型
（2）、对数关系式 韩震、恽才兴等利用长江口和浙江象山港泥沙为样本，进行
Chla=exp(0.464-1.989lnX)
如果Chla<2.0μ g/l，则Chla=(X-5.29)/(0.719-4.23X) 其中：X=Lwn490/Lwn555 5）CZCS模型
当0<Chla<1.5mg/m3时
Chla=100.053-1.71X
当1.5mg/m3<Chla时
(X=Lw443/Lw550) (X=Lw520/Lw550)
Chla=100.522-2.441X
对于一类海水该模型反演精度大约在35% ～ 40%，二类海水误差较大。
（3）、现有业务化应用的叶绿素浓度提取模型
6）SeaWIFS模型 OC1-a模型：Chla=100.3734-2.4529X OC1-b模型：Chla=-0.010+100.3636-2.350X OC1-c模型： OC1-d模型： OC2模型： OC2-v2模型： OC2-v4模型：

式中： R( )为辐射计光谱响应，它与波长有关，若辐射特性近似矩形，则
R 等于矩形顶高 R 辐 ； LS ( , , ) 为辐射计接收到某波长 、某观 测角 时的辐射率； 为仪器的观测立体角； A 为瞬时视场面积。
一、二类水体水色遥感机理
仪器接收到的辐射为三部分组成，即
与水体成分有关而不随光照条件变化而变化的量。
（二）、海洋水色遥感的主要特征参量
固有光学量包括： （1）水分子的吸收系数散射系数、散射相函数；
（2）叶绿素a的吸收系数、单位吸收系数、散射系数、单位散射系
数、后向散射系数、前向散射系数、散射相函数； （3）黄色物质的单位吸收系数；
（4）其他成分，包括无机物、碎屑等的的吸收散射特性。
（二）、海洋水色遥感的主要特征参量
1、水体表观光学量与固有光学量 所谓表观光学量（Apparent Optical Properties, AOPs）是
随着光照条件而变化的量，如向下辐照度、向上辐照度、离水辐
射率、遥感反射率、辐照度比等，以及这些量的漫衰减系数。
固有光学量（Inherent Optical Properties,IOPs）是指只