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基于qaa算法的昆承湖固有光学量反演模型

遥感技术与应用 2015年第2期30卷 242-250页

作者：谢飞郭子祺田野柳彩霞雷霞中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

基于2010年4月在昆承湖采集的野外实验数据,建立了适用于昆承湖的qaa固有光学量反演模型。结果表明:该模型可以得到较高精度的反演结果。所有验证点在411~700nm波段范围内,反演总吸收系数和实测总吸收系数的决定系数R2都高于0.984,平均... 详细信息

基于2010年4月在昆承湖采集的野外实验数据,建立了适用于昆承湖的qaa固有光学量反演模型。结果表明:该模型可以得到较高精度的反演结果。所有验证点在411~700nm波段范围内,反演总吸收系数和实测总吸收系数的决定系数R2都高于0.984,平均相对误差ε都低于14.5%。在440、488和532nm 3个波段处,总吸收系数反演值和实测值决定系数R2分别为0.655、0.742和0.826,平均相对误差ε分别为6.5%、3.6%和3.4%,精度较高。反演后向散射系数与和参考后向散射系数在440、488和532nm处均具有较好的相关性,且532nm处反演后向散射系数与实测总悬浮物浓度决定系数为0.624,呈正相关,反演后向散射系数具有一定的可信度。该模型能够为昆承湖固有光学量的反演提供一条有效途径。

关键词：昆承湖 qaa算法固有光学量总吸收系数后向散射系数

基于qaa算法的黄河口悬浮泥沙浓度半分析模型

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基于QAA算法的黄河口悬浮泥沙浓度半分析模型

作者：韩仕龙湖北工业大学

学位级别：硕士

黄河口位于渤海与莱州湾交汇处,拥有着丰富的自然资源。由于黄河携带大量泥沙入海,使该海域水体悬浮泥沙浓度大大提高。悬浮泥沙的分布、扩散对该海域的水运动环境监测、质量研究及水污染预测与控制有较大影响,因此在该海域进行悬浮泥... 详细信息

黄河口位于渤海与莱州湾交汇处,拥有着丰富的自然资源。由于黄河携带大量泥沙入海,使该海域水体悬浮泥沙浓度大大提高。悬浮泥沙的分布、扩散对该海域的水运动环境监测、质量研究及水污染预测与控制有较大影响,因此在该海域进行悬浮泥沙浓度监测具有重要的现实指导意义。目前水色遥感技术是应用于海洋水体悬浮物浓度监测的重要手段,具有范围广、效率高等优势。利用遥感技术获取水体悬浮物浓度分布信息是近年来水色遥感的重要研究内容,通过国内外学者大量的研究,提出了两大类型遥感反演模型——经验模型和半分析模型。哪种建模能更加准确分析悬浮泥沙的浓度,针对此问题,本文以黄河口为例,利用现场同步观测的遥感反射率和悬沙浓度数据,针对Landsat8 OLI传感器,开展悬浮泥沙浓度一元经验模型研究,之后引入qaa算法建立悬浮泥沙浓度半分析模型,最后将两类模型相关数据进行对比,确定分析悬沙浓度的最佳反演模型。首先分析了国内外遥感技术研究悬沙水体的现状,指出了我国在黄河口此领域存在的问题。在此基础上,提出了研究的主要内容和方法以及研究的意义。随后阐述了水色遥感辐射传输理论,重点介绍了测量分析中自然水体的表观光学量与固有光学量的参数关联和公式表达。然后将本次实验采集的51个航拍站点和3个定点观测站位的光谱数据和89组悬沙水样数据利用水色遥感技术测算出光谱遥感反射率并分析悬沙浓度。同时以美国卫星Landsat8 OLI提供的光谱波段数据设置敏感波段,通过光谱遥感反射率和悬沙浓度之间的相关性建立悬沙浓度一元统计经验模型,由多个敏感波段下模型的相关性比对,选出特定敏感波段下的最佳经验模型。接着引入qaa算法计算悬沙水体固有光学量建立悬沙浓度半分析模型,在相同敏感波段条件下,与之前建立最佳经验模型进行多方面的实验比较。最后,同一敏感波段条件下,综合两类模型实验数据的相关性和误差分析检验。得出结论:基于qaa算法的悬浮泥沙浓度半分析模型是更准确有效的。

关键词：黄河口悬浮泥沙浓度半分析模型 qaa算法

基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演方法研究

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海洋技术学报 2023年第6期42卷 13-20页

作者：郑直李连伟苏博张源榆中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266580 山东省海洋资源与环境研究院山东烟台264006

总悬浮物浓度是海洋的重要水质参数之一,其对水体透明度、水下光场及初级生产力有显著影响,同时对河流入海口与海岸带冲淤变化过程有重要作用。本文基于我国自主研制的SDGSAT-1卫星遥感影像,使用准分析算法(Quasi-Analytical Algorithm,... 详细信息

总悬浮物浓度是海洋的重要水质参数之一,其对水体透明度、水下光场及初级生产力有显著影响,同时对河流入海口与海岸带冲淤变化过程有重要作用。本文基于我国自主研制的SDGSAT-1卫星遥感影像,使用准分析算法(Quasi-Analytical Algorithm,qaa)获取水体固有光学量,并结合2022年4月黄河口区域总悬浮物浓度实测数据,建立水体固有光学量与总悬浮物浓度实测数据的单波段、波段加减、波段比值,以及多波段组合等模型并开展遥感反演,最后将反演结果同实测数据及基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果进行对比。研究结果表明:基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.622,均方根误差为7.94 mg/L;基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.589,均方根误差为8.27 mg/L。故在我国近岸海域总悬浮物浓度反演方面,SDGSAT-1影像反演精度与Sentinel-2B影像反演精度相媲美。

关键词：总悬浮物 qaa算法遥感反演 SDGSAT-1 黄河口

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水体透明度两种半分析反演模型的对比与分析

海洋科学 2021年第3期45卷 14-23页

作者：高磊胡鹏朱金山山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 自然资源部海洋测绘技术重点实验室山东青岛266590

针对目前反演遥感透明度的方法多是经验方法,而半分析方法运用在二类水体时,由于分析参数较难获取导致应用较少等问题,本文在缺少相关光学参数实测数据的情况下,基于GOCI卫星影像数据及实测透明度数据开展两种半分析透明度反演模型的对... 详细信息

针对目前反演遥感透明度的方法多是经验方法,而半分析方法运用在二类水体时,由于分析参数较难获取导致应用较少等问题,本文在缺少相关光学参数实测数据的情况下,基于GOCI卫星影像数据及实测透明度数据开展两种半分析透明度反演模型的对比与分析。首先选用555 nm和660 nm两种参考波段的qaa-v6算法分别反演水体固有光学参数,代入到Lee15和Jiang19两种半分析模型中定量反演胶州湾水域透明度。结果表明,660nm作为参考波段的Lee15模型反演精度更高,误差更小(R~2=0.771,MAPE=0.137,RMSE=0.331)。为进一步探究各模型在不同透明度范围内的反演精度,将透明度范围分成3段(0.5~1.5,1.5~2.5,2.5~3.5 m)分别进行误差分析后发现,660 nm Lee15模型在各分段均达到最佳精度。所以该模型能够为胶州湾这种二类水体的透明度反演提供一条有效途径。

关键词：水体透明度参考波段 qaa算法遥感反演

基于半分析模型的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演

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地理与地理信息科学 2014年第3期30卷 33-36,55,F0002页

作者：陈燕孔金玲孙晓明杜东陈彭长安大学地球科学与资源学院陕西西安710064 中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所河北保定071051 中国地质调查局天津地质调查中心天津300170

悬浮泥沙浓度是海洋质量和环境评价的重要参数之一,遥感技术可以实现对海洋水色要素基础信息实时、连续、大范围监测,是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段。然而,现今并没有一个通用的模型可以实现对所有复杂水体悬浮泥沙浓度的反... 详细信息

悬浮泥沙浓度是海洋质量和环境评价的重要参数之一,遥感技术可以实现对海洋水色要素基础信息实时、连续、大范围监测,是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段。然而,现今并没有一个通用的模型可以实现对所有复杂水体悬浮泥沙浓度的反演。该文基于野外站点观测、结合研究区水体光谱特性,构建了基于多波段准分析算法(qaa)的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演半分析模型,并利用Landsat TM遥感数据,对研究区悬浮泥沙浓度进行了反演,制作了悬浮泥沙浓度空间分布图。研究结果显示,该文构建的半分析模型与前人研究的经验统计模型相比,具有更高的精度和普适性,相对误差达到18.28%;研究区的悬浮泥沙浓度整体较低,平均泥沙浓度为27mg/L,且呈现近海大于远海、南部海域大于北部海域的规律。

关键词：悬浮泥沙浓度遥感半分析模型 qaa算法渤海湾

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北冰洋固有光学特性遥感反演研究

无线电工程 2021年第12期51卷 1555-1566页

作者：宫丽娇黄珏吴铭山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 浙江大学海洋学院浙江舟山316021

基于北极地区2009年波弗特海、2010年和2011年楚科奇海巡航所收集的生物光学数据集,验证半分析反演模型qaa_V6(Quasi-Analytical Algorithm)、半分析海洋水色模型(Garver-Siegel-Maritorena,GSM)和线性矩阵求逆模型(The Linear Matrix Inversion Algorithm,LMI)反演北冰洋固有光学特性的性能。结果表明,qaa_V6模型的反演结果最理想,GSM模型次之,LMI模型并不适合北冰洋的反演。通过分析北冰洋特有的光学特性和误差产生原因,对qaa_V6模型进行优化。在443 nm处,a_(dg)的均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别为0.10和0.27,a的RMSE和MRE分别为0.13和0.18,a_(ph)的RMSE和MRE分别为0.03和0.65,a_(dg)和a的R^(2)均为0.86,a_(ph)的R^(2)为0.63。改进后的qaa_V6模型表现出更好的反演结果,为北冰洋生物光学特性的研究提供了参考,促进了生物光学模型的开发与利用。

关键词：北冰洋水体固有光学性质半分析反演模型吸收系数 qaa算法

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qaa在遥感影像反演中的性能评估与分析

测绘科学技术学报 2020年第2期37卷 149-154页

作者：邢帅刘宸博王丹菂李鹏程焦麟信息工程大学河南郑州450001 91937部队浙江舟山316000

准分析算法qaa(Quasi-analytical algorithm)作为最常用的半分析反演算法被广泛应用于水体吸收系数和后向散射系数的反演,但目前对其在大范围遥感影像中的反演性能研究还较少。基于Sentinel-3系列卫星搭载的OLCI遥感影像,将朝鲜海峡、... 详细信息

准分析算法qaa(Quasi-analytical algorithm)作为最常用的半分析反演算法被广泛应用于水体吸收系数和后向散射系数的反演,但目前对其在大范围遥感影像中的反演性能研究还较少。基于Sentinel-3系列卫星搭载的OLCI遥感影像,将朝鲜海峡、马六甲海峡、白令海峡和霍尔木兹海峡作为不同类别大范围水体的代表海域,并选取水体漫衰减系数作为间接评价参量,对qaa在4个海峡的反演性能进行了分析评估。结果表明,基于qaa计算得到的水体吸收系数和后向散射系数具有较高的精度和可靠性,而且反演精度与水质呈线性负相关,在Kd490等于0.05 m^-1左右时的反演精度最高。

关键词： qaa算法海峡通道吸收系数后向散射系数 OLCI传感器漫衰减系数

一种水质分析方法：基于GOCI影像的东平湖叶绿素a浓度估算

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环境保护 2017年第10期45卷 60-63页

作者：盛琳陈静刘锐侯帅帅中科宇图科技股份有限公司中科宇图资源环境科学研究院

目前我国水环境质量差,水生态受损严重,约1/3的重点湖泊呈富营养状态,叶绿素a浓度直接反映水中藻类物质的含量,是衡量湖泊富营养化的重要参数。而常规的单点采集方式已无法满足快速大面积获取水质状况的需求,因此研究非接触式的遥感反... 详细信息

目前我国水环境质量差,水生态受损严重,约1/3的重点湖泊呈富营养状态,叶绿素a浓度直接反映水中藻类物质的含量,是衡量湖泊富营养化的重要参数。而常规的单点采集方式已无法满足快速大面积获取水质状况的需求,因此研究非接触式的遥感反演方法是十分必要的。本实验以东平湖为研究区,基于GOCI多光谱影像通过qaa反演算法实现叶绿素a浓度的估算及精度验证。实验结果表明:利用qaa算法反演的叶绿素a浓度精度优于传统的经验模型,同时该模型具有较好的移植性,其次由反演结果的分布情况可以看出居民生活区集中的湖区沿岸叶绿素a浓度较高,大量生活污染物的排放可能是造成叶绿素a浓度高的原因。

关键词： GOCI影像 qaa算法东平湖叶绿素a浓度

内陆水体光学活性物质吸收特性与qaa反演——以吉林省湖库为例

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内陆水体光学活性物质吸收特性与QAA反演——以吉林省湖库为例

作者：李思佳吉林师范大学

学位级别：硕士

经济社会的不断发展给作为老工业基地的东北地区的水资源带来了严重影响。遥感技术是一种具有诸多优势的监测手段,在湖库等水资源的水质监测评价中发挥了重要作用。但对于湖库等II类水体,要想得到高精度的水质参数反演结果,必须加强区... 详细信息

经济社会的不断发展给作为老工业基地的东北地区的水资源带来了严重影响。遥感技术是一种具有诸多优势的监测手段,在湖库等水资源的水质监测评价中发挥了重要作用。但对于湖库等II类水体,要想得到高精度的水质参数反演结果,必须加强区域性水体光学特性的研究,在一定理论基础上,发展半分析/分析水质参数反演模型。本文以吉林省查干湖、松花湖、石头口门水库和新立城水库为研究区域,结合实测光谱数据和室内实验数据,分析主要水质参数(叶绿素a、总悬浮物和透明度)与水体特征波长处总吸收系数之间的关系;详细探讨了各水色物质(总悬浮颗粒物、非藻类颗粒物、色素颗粒物和CDOM)的吸收特性、来源和季节性差异;并以此研究为基础,校正和验证qaa5算法反演总吸收系数的精度。本研究结果表明查干湖、石头口门水库水体为富营养化,松花湖和新立城水库水体为中营养化。总体上,石头口门水库水体中叶绿素a的浓度相对高于其他水体,而本研究的所有水域中,秋季水体中叶绿素a的浓度都要显著高于夏季。随着总悬浮物浓度的增加,水体遥感反射率在整个研究波段也在不断升高,但各波段增幅不同。同时,叶绿素a浓度的升高,使色素反射率谷明显。松花湖夏季水体、查干湖和石头口门水库水体中总悬浮颗粒物的吸收光谱曲线均表现出以非藻类颗粒物吸收为主的光谱特征,松花湖秋季水体和新立城水库水体则以色素颗粒物的吸收为主。各水域中ad(440)值的大小整体表现为查干湖>石头口门水库>新立城水库>松花湖,而石头口门水库夏季水体中ad(440)为最高。通过对水体色素的比吸收系数(蓝红比aph440/aph675)分析发现浮游植物色素以Chl-a为主。不同水体中,各水色物质对非水光吸收值的贡献率不同,查干湖中以非藻类颗粒物为主,在50%以上;松花湖中以CDOM为主,在70%以上;新立城水库中以色素颗粒物颗粒物为主;石头口门水库夏季以非藻类颗粒物为主,秋季以CDOM为主。总体上,石头口门水库中水体ag(440)夏季最高,其次为松花湖、查干湖和新立城水库。查干湖、松花湖、石头口门和新立城水库水体CDOM吸收曲线光谱斜率(Sg值)、CDOM波段比(M250/365)变化趋势均一致,但与ag(440)相反。根据Sg值和M250/365大分子量不同水体中的变化趋势可以推测查干湖水体中的CDOM组分更趋向于具有小分子量的富里酸等物质,而松花湖和石头口门水库水体中的CDOM组分更趋向于具有大分子量的腐殖酸等物质。通过延长参考波长,改善后的qaa40算法具有更好的反演效果,但同时也增加了算法的不确定性,表现为RMSE和APD的增大。qaa40算法可应用于查干湖和石头口门水库总吸收系数的反演,但均表现为低估的现象,尤其是短波段。松花湖水体更适用于qaa00算法,反演效果较其他水体较好,尤其是夏季水体。

关键词： qaa算法固有光学特性生物光学模型吸收特性遥感反射率