基于固有光學(xué)量的東海赤潮遙感提取算法研究.pdf

1、赤潮是東海主要海洋災(zāi)害之一，建立準(zhǔn)確的遙感赤潮提取算法是對(duì)其及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)，降低危害的重要前提。目前海洋赤潮的遙感提取算法主要是葉綠素濃度異常或直接的光譜(表觀光學(xué)量)算法。東海赤潮高發(fā)區(qū)水體光學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，受水體有色溶解有機(jī)物、懸浮顆粒等的干擾，已有的赤潮光譜提取算法在該海域的應(yīng)用往往失效。為有效提取該海域的赤潮，需要結(jié)合赤潮藻類(lèi)粒徑、生理特性等，從固有光學(xué)量入手對(duì)水體性質(zhì)進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該海域赤潮水體的有效提取。對(duì)于赤潮的防范和治理

2、，人們不僅需要對(duì)其發(fā)生范圍的有效監(jiān)測(cè)，還更加關(guān)注有害赤潮類(lèi)型的準(zhǔn)確識(shí)別與預(yù)警，目前國(guó)內(nèi)在這方面的研究工作還較少展開(kāi)。
　　 固有光學(xué)量能夠直接反映水體物質(zhì)的生理生化特性，隨水體物質(zhì)的變化而表現(xiàn)出差異，在有效排除近岸水體物質(zhì)干擾，實(shí)現(xiàn)赤潮水體與非赤潮水體的有效區(qū)分和赤潮藻種識(shí)別方面有著巨大的潛力。因此，本文從水體固有光學(xué)量入手，對(duì)東海的赤潮與非赤潮水體，以及甲藻和硅藻赤潮進(jìn)行分析，建立適用于該海區(qū)的赤潮提取算法。主要研究?jī)?nèi)容和成果

3、為：
　　 (1)論文首先利用2009年?yáng)|海海域夏季和冬季兩個(gè)大型調(diào)查航次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了海區(qū)水體吸收和散射系數(shù)等固有光學(xué)要素在季節(jié)上和空間上的分布與變化情況，獲得了東海赤潮的固有光學(xué)量背景場(chǎng)。發(fā)現(xiàn)在中等渾濁水體中，陸源輸入的有色溶解有機(jī)物和非藻類(lèi)碎屑顆粒對(duì)色素吸收光譜存在明顯干擾。
　　 (2)對(duì)東海近十年來(lái)發(fā)生的赤潮事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)東海典型赤潮藻種以甲藻(東海原甲藻、米氏凱倫藻)和硅藻(中肋骨條藻)等類(lèi)型為主，

4、其中甲藻類(lèi)常形成有毒赤潮。論文分析了長(zhǎng)江口與溫州南麂列島海域觀測(cè)到的硅藻與甲藻赤潮事件水體固有光學(xué)性質(zhì)參數(shù)，獲得了東海赤潮與非赤潮環(huán)境水體吸收系數(shù)與散射系數(shù)的固有光學(xué)性質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)甲藻類(lèi)與硅藻類(lèi)赤潮水體在實(shí)測(cè)固有光學(xué)性質(zhì)上可以實(shí)現(xiàn)區(qū)分。
　　 (3)論文分別從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和遙感赤潮數(shù)據(jù)對(duì)東海典型赤潮事件固有光學(xué)量參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，建立了用以識(shí)別赤潮水體以及區(qū)分甲藻與硅藻類(lèi)不同赤潮的算法模型，包括色素吸收比重，葉綠素比吸收系數(shù)，散射-

5、吸收比值和后向散射比率四種吸收和散射固有光學(xué)性質(zhì)赤潮模型，并開(kāi)發(fā)了基于遙感反射率的赤潮水體光譜高度法識(shí)別模型。在此基礎(chǔ)上，建立了綜合的赤潮衛(wèi)星遙感識(shí)別算法，可用于對(duì)東海赤潮水體的提取和甲藻與硅藻赤潮的判別。
　　 (4)將建立的基于固有光學(xué)量赤潮識(shí)別算法模型應(yīng)用于近年來(lái)東海大型赤潮事件衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)赤潮水體發(fā)生范圍和具體藻種門(mén)類(lèi)的準(zhǔn)確識(shí)別，總體獲得了良好的效果。在試驗(yàn)的十六次樣本中，對(duì)赤潮藻種門(mén)類(lèi)的判別準(zhǔn)確率達(dá)到了92