無(wú)人機(jī)高光譜遙感初探.pdf

1、無(wú)人機(jī)技術(shù)的成熟使其在科學(xué)研究中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，然而在海洋光學(xué)上卻鮮有相關(guān)的成果。本研究以發(fā)展無(wú)人機(jī)的Rrs遙感算法為目標(biāo)，在固定翼無(wú)人機(jī)上搭載了可以同時(shí)測(cè)量Lt和Ed的雙通道光譜儀，在福建近海作了多次的飛行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，評(píng)估了無(wú)人機(jī)的光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算得到了Rrs，并用其反演了Chl。取得成果如下:
　　通過(guò)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)測(cè)量的Ed存在著比較大的誤差。分析無(wú)人機(jī)測(cè)量的Ed(555)隨時(shí)間的變化發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)平臺(tái)

2、穩(wěn)定性較差，在轉(zhuǎn)彎或者受到強(qiáng)風(fēng)作用時(shí)無(wú)人機(jī)傾斜會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的Ed出現(xiàn)偏差。根據(jù)Ed(555)在不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)分布的離散性可以找出無(wú)人機(jī)過(guò)彎的數(shù)據(jù)，本研究統(tǒng)計(jì)在10秒內(nèi)的Ed(555)的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值，以標(biāo)準(zhǔn)差等于5％的平均值為界限去除了Ed(555)較為離散的點(diǎn)。對(duì)于Ed偏差較大但數(shù)值隨時(shí)間變化較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，用RADTRAN大氣模型模擬的Ed可以用來(lái)替代無(wú)人機(jī)的Ed。在輸入?yún)?shù)只有太陽(yáng)天頂角的情況下，不同天頂角的模擬Ed和實(shí)測(cè)Ed顯示

3、很接近。
　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式利用測(cè)量的Trs實(shí)現(xiàn)了Srs光譜的構(gòu)建。Srs的構(gòu)建包含了三個(gè)步驟，首先，利用指數(shù)方程擬合Srs光譜，GER測(cè)量的Srs與擬合的Srs對(duì)比結(jié)果顯示二者比較吻合。其次，在Srs指數(shù)方程的兩個(gè)參數(shù)Srs(500)和S之間建立聯(lián)系。Srs(500)和S有比較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系，GER測(cè)量的Srs(500)與擬合的S的R2達(dá)到了0.89。最后根據(jù)近紅外波段離水信號(hào)較弱的特點(diǎn)，利用Trs(900)計(jì)算Srs(500)?，F(xiàn)

4、場(chǎng)GER測(cè)量的Trs(900)與Srs(500)的R2達(dá)到了0.88，而無(wú)人機(jī)的Trs(900)與現(xiàn)場(chǎng)HSAS測(cè)量的Srs(500)的R2為0.67。
　　通過(guò)在Rrs中加入誤差項(xiàng)然后將大氣散射值并入其中，采用光譜優(yōu)化法計(jì)算出該誤差項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)的大氣校正。無(wú)人機(jī)Rrs和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)Rrs的對(duì)比結(jié)果顯示在不同測(cè)量環(huán)境下二者的光譜都相當(dāng)接近。從各個(gè)波段來(lái)看，無(wú)人機(jī)Rrs與實(shí)測(cè)Rrs相比在440nm之前略有偏高，誤差在20％-30％

5、之間，而在440nm到700nm之間二者的誤差則小于20％。
　　無(wú)人機(jī)測(cè)量的輻射數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正處理得到了Rrs，漳江口的無(wú)人機(jī)Trs和Rrs的對(duì)比顯示經(jīng)過(guò)大氣校正后的Rrs數(shù)值明顯降低且分布更加集中。無(wú)人機(jī)的Rrs被用來(lái)反演了漳江口Chl分布，從Chl分布圖可以發(fā)現(xiàn)靠近兩岸的Chl比江心的數(shù)值明顯更高，且冬季1月19日的Chl與秋季9月5日的相比量值相差不大。本研究還利用無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)觀測(cè)了2015年9月份發(fā)生在泉州市圍頭灣的赤潮，反