一个基于固有光学特性的透明度半分析算法适用性探讨剖析

一个基于固有光学特性的透明度半分析算法适用性探讨摘要：本研究利用52组中国海实测透明度(Zsd)与遥感反射率(Rrs)数据，检验一个最新的基于固有光学特性的透明度算法(简称IOP算法)的适用性。结果表明，该IOP算法在算法对颗粒后向散射系数(bbp)和颗粒散射系数(bp)二者间的关系十分敏感，算法中所采中图分类号：P76文献标志码：A海水中的悬浮物、叶绿素、黄色物质的含量和成分密切相关[1]。Zsd直接影响到水生植物的初级生产力状况[2]，且能直观地反映水体的污染情况，是评价水体富营养化程度的一个重要Zsd变化与气候变化导致的浮游植物减少之间有一定的关系[7]，这使得如何获得Zsd的大尺度时空分布成为人们关注的课题。许多学者建立不同的Zsd遥感算法，其中包括经验算法、半分析算法、有区模式，该算法对于大洋水体具有较高的准确度，但不适用于二类水体；何贤强等[13]根据水d反演结果普遍偏大；魏国妹等[11]综合固有光学量的反演和Zsd与固有光学量的关系构成的基于固有光学特性Zsd遥感算法，该算法仅在悬浮无机质含量较多的北部湾进行了检验，结果ZsdMorel更高的采用559nm处水体离水光谱反射率负对数的乘幂回归方程可获得较好的拟合结果：决定系均存在一定的局限性。2011年Doron等[12]最新提出了用于计算Zsd的2种半分析算法，分别是SA算法 拉克海峡和卡特加特海峡[12]。结果显示，采用不同传感器的卫星数据，半分析算法反演的的方法不同，但IOP算法更为简单且易于实现。基于此，我们尝试采用由现场实测遥感反1.1数据来源盘(直径为30cm的白色圆盘)测得。1.2透明度反演方法d Zsd=Kd())=Kd(v)c(v)(1)tc算式为式(4)和式(5)[12]：(3)(4)(5)1.3误差分析方式和对数均方根误差(RMSE)。定义如下：Niii=1iiR=i=1i=1i=1i=1 除此之外，我们还用最小二乘法计算了拟合直线的斜率k。2.结果mZsdm：黄海3岸海域。3.讨论测值相对一致、仅只存在一定程度的低估，而在实测Zsd≥6m时出现显著高估现象？我们通过评估算法的中间参数，对误差原因进行进一步的分析。t图4QAA反演at与实测at比较3.2颗粒后向散射系数(bbp)与颗粒散射系数(bp)(5)是否是影响中国海Zsd反演精度的主要因素。研究表明，对于不同性质的水体bbp—bp周雯等[23]在对大亚湾水体后向散射比率的光谱变化研究中，得到的660nm波段bbp与bp的关系如式(10)：(10)(10)bpp式进行计算。由于大亚湾离岸较近，故我们将此关系用于实测Zsd＜6m的站位，反演结果此结果显然劣于采用式(5)计算的结果。当将这一关系式代入其余站位进行反演时，甚至bp-pbp-p.Loise等[21]对英吉利海峡东部和北海南部的春季和夏初数据研究，期间该水域有藻华爆ppbp(11)ppbp(12)采用式(11)和(12)的IOP算法反演结果如图6，可以看出采用不同的bbp—bp关系SE(5)的结果相比，反演精度有所提高，但仍然存在低Zsd时低估和高Zsd时高估的现象；但演结果基本低估。综合上述分析结果，我们对IOP算法中bbp—bp的关系进行分段处理：用式(5)反演，当反演Zsd＜6m时，保留该部分结果；当反演Zsd≥6m时，用式(11)重新反演对应区域体的bbp—bp关系，以上式(5)与(10)同为近岸水体经验式，但差异很大；2)希望通过Gordon文采用的评估数据集有限，有必要加强采集实测数据进行更深入的研究。Z是一个具有实用价值的水质参数，现场测量方法简单，然而想要实现大面积、长间尺度的观测，则必须借助遥感手段。已有不少学者建立了Zsd的遥感反演算法，但都存在不同程度上的局限性。本文选取Doron等(2011)提出的IOP算法，采用中国海5个航次)nDoronIOP并不完全适用于中国海。此外需要指出的是，本研究而变[1]侍茂崇,高郭平,鲍献文.海洋调查方法[M].2000，青岛：青岛海洋大学出版社.[2]张晓晶,李畅游,贾克力,等.乌梁素海水体透明度分布及影响因子相关分析[J].湖泊[3]张运林,秦伯强,陈伟民,等.太湖水体透明度的分析、变化及相关分析[J].海洋湖沼通[4]何贤强,潘德炉,黄二辉,等.中国海透明度卫星遥感监测[J].中国工程科学，2004，[5]汪洋,张卉慧,何贤强,等.海水透明度遥感数据检验评估研究[J].海洋测绘，2011，矫晓阳.透明度作为赤潮预警监测参数的初步研究[J].海洋环境科学，2001，20(1)：[9]王晓梅,唐军武,丁静,等.黄海、东海二类水体漫衰减系数与透明度反演模式研究[J].m[11]魏国妹,商少凌,李忠平,等.基于固有光学特性的北部湾透明度遥感反演及其检验[J].f[13]何贤强,潘德炉,毛志华,等.利用SeaWiFS反演海水透明度的模式研究[J].海洋学[14]陈蕾,谢健,彭晓鹃,等.珠江口海水透明度与光谱相关关系研究[J].国土资源遥感，[23]周雯,曹文熙,杨跃忠,等.大亚湾水体后向散射比率的光谱变化[J].热带海洋学报.sdocumentedformorethan100years.AlotofeffortshavebeenpaidtodevelopingasolidproposedbyDoronetal.(2011).Yetitisnotknownifitisglobally