水下光谱漫射衰减系数遥感反演解读

1、水下光谱漫射衰减系数遥感反演 朱乾坤，何贤强，毛志华，龚芳 卫星海洋环境动力学国家重点实验室，杭州 摘要：光谱漫衰减系数是水体表观光学量随深度变化的反映。到目前为止，国际 上对水下光谱漫射衰减系数的遥感反演模式研究的还不够深入，而对水下光谱漫 射衰减系数遥感反演研究得更少。目前反演水下光漫射衰减系数均采用建立实测 数据基础上的波段比值法。少数的科学家利用（）的算 法从遥感数据（）反演水下光漫射衰减系数。 本文在（）水体固有光学量半分析遥感算法 的基础上，建立了水下光谱漫射衰减系数的半分析遥感反演模型。利用 年在南海测得的水下光场剖面数据进行验证，结果表明七个波段（， ，和 ）的平均相对误差分别

2、为：， ，说明本文建立的水下光谱漫射 衰减系数反演模型是可行的。由于上述实测数据均为清洁一类水体数据，对二类 水体的适用情况还需要进一步检验。关键词：光谱漫射衰减系数，海洋水色遥感，半分析模型 前言光谱漫衰减系数是水体表观光学量随深度变化的反映。对不同类型的海水光谱漫 衰减系数的值是随着光谱的波长变化而变化。对于沿海水体，光谱漫衰减系数的 值随着光谱波长从到的增加会明显的减少；而随着光谱波 长从到的增加而增加。对于大洋水体，光谱漫衰减系数的 值很小。对于不同类型的海水，同一波长的光谱漫衰减系数变化很大。如当波长 为时，光谱漫衰减系数的范围为一聊， 而波长为珈时，光谱漫衰减系数的值相差可达到倍。

3、到目前为止， 国际上对水下光谱漫射衰减系数的遥感反演模式研究的还不够深入，而对水下光 谱漫射衰减系数遥感反演研究得更少；目前反演水下光谱漫射衰减系数均采用建 立实测数据基础上的波段比值。本文在（） 水体固有光学量半分析遥感算法的基础上，建立水下光谱漫射衰减系数的半分析 遥感反演模型，并利用现场实测水下光场剖面数据对模型进行验证。（ ）反演（）针对开发的 光谱漫射衰减系数的反演模式：（）咆吣怡跚（）式中。（）是纯海水在波长的漫射衰减系数， 。（）取自（）心 ；和如分别为和；。是归一化离水辐射率，系数 对、等第二代水色遥感器，一般在附近设 有波段。从的情况看，大气校正后得到的，在统计 上比实测小，

4、而三，与三。与实测很符合。因此，对 、等第二代水色遥感器采用和波段反演 （），常用（）口得到（的反演模 式：足（，锱 此外，还有一些其它模式，它们基本上大同小异，如（）利 用实测数据对上式进行精度验证，当（） 时，平均相 对误差为，标准差为一，而当（） 时，平均相对误差为，标准差为。，（ ）得到：， 卜崩（）：（ 口 ）（） 射： 刚）水下光谱漫射衰减系数半分析遥感模型锱】日（） 半分析遥感模型反演水下光谱漫射衰减系数主要是参考 （）等的水体固有光学特性反演方法。由（） 公式：以） 业必。日 （） 式中，口似）和何）是总吸收系数和总后项散射系数，钆为水中太阳入射 角。我们假设太阳在天项，即秒。

5、，则有：屯以） 口）玩以） 由（）饽建立的水次表面遥感反射率与水体固有光学量 的关系式：（）（）。甜）。汗 式中，。）刁瓦（硼）， （）得到：为水体的固有光学量：， 以）由式“似）：二鱼 垒盘丝烂一（） 以）可由水上表面的遥感反射率（。）计算得到，因此甜）也可以由上式 计算得到。下面直接给出水下光谱漫射衰减系数的反演步骤： （）由大气校正后获得的水上表面遥感反射率计算水次表面的遥感反射率 似）：（）计算水体固有光学量 “）：删端 ? “）：二量！ 睦！ 鱼垒垡逍（） （）计算波长的水体光漫射衰减系数，：（） 甜崩 （）（）（）抑（）（）（）计 算波长为的水体颗粒后向散射系数幼（）： （）计算颗

6、粒后向散射系数光谱指数： 瑚一矧）（） （）计算其它波长的后向散射系数以）：（）计算出水下光谱漫射衰减系数（五）：砌）：帮（）（ ）（爿（）（） （）的验证 利用的标准水体漫射衰减系数遥感产品（）与本模式反演得到 的（）产品进行比较，以验证其反演产品的可靠性及精度。下图分别是 年月的模式反演得到的（）遥感产品（图）和从 数据中反演的（）遥感产品（图）。 陶、本模式反演的（）月平均产一目， 图、反演的（）月平均产品 通过比较这个（）产品，可咀得到他们其对应点的散点划如下划 翔、图和图的（）比较的散点蚓 通过计算，这个遥感产品的相关系数为，相对平均误差为 ，总样本数为，说明本模式反演得到的（）遥感

7、产 品是可靠的，其反演精度基本上与反演的（）遥感产品精度接 近。水下光谱漫射衰减系数反演模式验证 利用陈楚群等年在南海测得的水下光场剖面数据及我们建立的水下光谱 漫射衰减系数反演模型，得到在， ，删，七个波段的光谱漫射衰减系数， 并与实测数据做比较。七个波段的平均相对误差分别为：，说 明给出的水下光谱漫射衰减系数反演模型是可行的。但由于上述实测数据均为清 洁的一类水体数据，验证的结果也只能说明在一类水体的情况，对二类水体情况 还需要进一步检验。以下是七个波段的反演误差散点图：一零） 叱 （）（ ） 一零）；叱 （）（ ） 一紧） 芷（）（）（）（。）零 肖 苟 叱（）（一）零芒 面 芷皇磊 芷皇磊 （）（一） 图、七个波段光谱衰减系数反演误差散点图（），（），（），（） ，（），（）皿，（）结论本文在（）水体固有光学量半分析遥感算法 的基础上，建立了水下光谱漫射衰减系数的半分析遥感反演模型。利用 年在南海测得的水下光场剖面数据进行验证，结果表明七个波段（， ，衄和 ）的平均相对误差分别为：， ，说明本文建立的水下光谱漫射 衰减系数反演模型是可行的。由于上述实测数据均为清洁一类水体数据