水色湖泊遥感

2.算法方面：需要针对内陆湖泊的水体特点，改进或发展合适的大气校正算 法。 3.反演方面：需要加强水体光学特性的基础知识, 另一方面需要加强数学建模 研究，从而来提高反演的精度。 4.尺度问题：尺度问题显著地贯穿于水质参数遥感反演过程的始终. 建立水质 参数遥感反演的尺度模型, 可以更加准确地定量卫星遥感的反演误差、理解误差 的传递过程及其尺度误差对反演结果的影响和贡献(马荣华，2009). 目前水色遥感界普遍认为 , 由于模型参数的差异, 很难建立一种普适的水色遥 感反演模式.不同的湖泊水体、同一湖泊不同的湖区、同一湖区不同的季相, 水体 物质组分的空间差异都很大, 引起固有光学特性大的空间分异, 生物光学模型参数 具有很大的区域性, 不能统一参数化。如果能够建立隐含大气校正的一体化水色 反演算法，将为水色遥感的业务化奠定基础。
影响水体光学特性因素
大洋一类水体主要是叶绿素，内陆湖泊等Ⅱ类水体中, 包含浮游植物色素、悬 浮颗粒以及黄色物质等, 引起的光学特性远比Ⅰ类水体复杂的多。
• 基础理论及模型
理论:水体辐射传输是水色要干的基础理论 水体辐射传输模型：
国外著名的有：Hydrolight辐射传输模型以及Monte Carlo辐射传输模型，这 两个模型在辐射传输方程的参数化过程中起了重要作用。这些模型可以应用于湖 泊水色遥感中。 存在的问题：由于湖泊存在光学深水和光学浅水，在光学浅水中，基本的辐 射传输过程没有变化，但光的传播环境发生了变化, 从而影响了解决辐射传输问 题的假设和边界条件(潘德炉等，2008) 国内：这方面研究还处于起步阶段。
• 光学特性测量
表观光学特性
核心：离水辐亮度或遥感反射率 测量方法：剖面法以及水面以上测量法，水面以上测量法是NASA SeaWiFS测量 规范推荐的方法，目前较为成熟，特别适合湖泊水体。
固有光学特性
主要包括：吸收系数、后向散射系数和衰减系数等； 随着测量仪器的发展，现场同步测量水体吸收系数和衰减系数已成为可能。后 向散射的获取可以直接通过仪器测量也可以通过理论计算获得。
内陆二类水体
1.陆地卫星多光谱传感器 Landsat TM/ETM、SPOT HRV、CBERS CCD、EO-1 ASTER、beijing-1 CCD等； 评价:具有较高的空间分辨率（20-30m左右），但时间分辨率较低（15-30d）， 无法及时的监测水体污染事件，实用性受限。 2.星载及机载高光谱传感器 EO-1 Hyperion及AVRIS、OMIS、CASI、AISA+ 评价：信噪比一般较低切传感器刈(yi)幅较窄，监测范围有限。 特别：HJ-1 A/B HIS,空间分辨率（20-30m）、高时间分辨率、高光谱分辨 （450-950nm）且观测幅宽（720km）
• 大气校正
水色遥感信号反映在某一通道（ λi ）接受的大气顶层辐亮度TOA主要由 以下几部分，简记为： Lt=Lpath+TLg+tLwc+tLw+tLb 1.卫星接收到的信号为大气顶层辐亮度，其中水体离水辐射约占10%甚至 更低，大气程福射约占90% (Kirk，1994)。 2.当叶绿素浓度由0.01mg/m3变化到10.0 mg/m3时，传感器接受的大气顶 层信号几乎没变化(Gordon，1992)。
• 水色参数反演
凡存在显著光谱特征或光学特性的水体组分参数, 即光活性物质, 都可以通 过遥感实施定量反演,如叶绿素、悬浮物、DOC 等； 主要反演方法： 经验/半经验方法，核心是水色参数光谱特征的先验已知性。虽然基于卫星遥 感影像数据的半经验算法的理论基础不明确, 但在特定的湖区, 针对特定的传感器, 半经验算法却具有较强的稳定性, 同时具有较高的反演精度。 半分析方法，核心是生物光学模型，它是目前湖泊水色遥感的研究热点，使 用的方法是矩阵分解法。
二 难点及问题
1.传感器方面：湖泊的水质变化较为迅速, 数小时内就会发生非常大的变化,因 此对于湖泊水质卫星遥感的业务化运行而言, 首先要求卫星传感器具有高时间分 辨率,其次是高空间分辨率, 然后才是高光谱分辨率. 但通常使用的卫星传感器 很难同时满足上述3个要求。研制一个专门的湖泊水色遥感传感器, 将有广阔的应 用前景。
湖泊水色百度文库感研究
一 研究现状与进展 二 面临的难点及问题 三 最近相关工作
一 研究现状与进展
1.卫星传感器 2.大气矫正 3.光学参数测量 4.基础理论及模型 5.水色参数遥感反演
• 卫星传感器
海洋一类水体
CZCS（1978-1986年）、SeaWiFS(1997年至今)、MODIS（1999年至今）、 MERIS（2002年至今）、GTI、我国HY-1 A/B COCTS(2002年至今)等； 评价：专用于海洋水色的传感器，在光谱、时间分辨率和信噪比方面具 有优 势，但普遍空间分辨率较低。
结论：剔除大气影响在湖泊水色遥感反演中尤为重要，也是水色遥感的 关键所在，而离水辐亮度的关键在于气溶胶散射项的计算。
大气校正算法
一类水体:通用GORDON标准算法 陆地遥感大气校正方法：LOWTRAN、MODTRAN、5S、6S、ACORN、FLAASH、 ATREM以及HATCH等； 评价：这些模型算法需要复杂的参数，实时遥感大气校正困难，难以实现大 气校正的业务化运行 为此，国际水色遥感界提出了针对“亮像元”（近红外离水辐射非零） 的大气校正算法，但目前还处于区域性试验阶段。