内陆水体悬浮物波段比值优化模型及藻类丰度对模型精度影响研究

作     者：赵方睿 王强 温志丹 刘晓静 尚盈辛 陶慧 杜云霞 宋开山 Zhao Fangrui;Wang Qiang;Wen Zhidan;Liu Xiaojing;Shang Yingxin;Tao Hui;Du Yunxia;Song Kaishan

作者机构：吉林师范大学旅游与地理科学学院吉林四平136000 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102 

出 版 物：《遥感技术与应用》 (Remote Sensing Technology and Application)

年 卷 期：2022年第37卷第4期

页      面：993-1002,1011页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(41730104) 吉林省自然科学基金学科布局项目(20200201054JC) 

主　　题：遥感反演 模型构建 悬浮物 叶绿素 最优波段比值模型 

摘      要：内陆水体中浮游植物的存在对悬浮物(TSM)遥感反演模型精度具有一定的影响,藻类丰度会导致水体遥感反射率降低。实验基于中国、澳大利亚和美国内陆水体的372个采样点(4个数据集)水质分析和光谱实测数据,构建内陆水体遥感反射率与TSM的相关关系,建立最优波段比模型(OBR),并分析了藻类颗粒物存在对该模型精度的影响。由于水质的不均一性,不同区域的水质参数敏感波段存在差异,因此各数据集用于建模的最优波段比值不同。结果表明,OBR模型精度较高,误差较小,中国水体模型验证均具有较好效果(石头口门水库:R^(2)=0.87,RMSE=14.1 mg/L;查干湖:R^(2)=0.82,RMSE=23.6 mg/L),澳大利亚水体模型验证效果最佳,R^(2)值高达0.95(RMSE=4.2 mg/L),美国水体模型精度较低(R^(2)=0.78,RMSE=3.7 mg/L)。研究发现,模型精度受水体叶绿素(Chla)浓度和Chla/TSM比率影响,当水体以TSM浓度较高的非藻类颗粒物为主时(如中国石头口门水库和南澳洲地区水体数据集),最优波段比值模型表现更好;而当水体以浮游植物为主时,水体中的浮游植物的丰度会使光谱信号复杂化,从而限制或降低TSM浓度遥感算法的精度(如美国印第安纳州中部水库数据集)。