基于Landsat 8 OLI遥感影像的浅海水深反演研究.pdf
《基于Landsat 8 OLI遥感影像的浅海水深反演研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Landsat 8 OLI遥感影像的浅海水深反演研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第 期 年 月水道港口 收稿日期:;修回日期:作者简介:黄东武(),男,湖北大冶人,正高级工程师,主要从事海洋测绘工作。:(),基于 遥感影像的浅海水深反演研究黄东武,吕立蕾(北海航海保障中心,天津 )摘要:浅海区水深的精确反演可为海洋空间管理和浅海资源开发提供重要的基础空间地理信息。选取北方海区某港口航道图图幅范围为研究区域,基于 影像数据和实测水深数据,分别建立单波段模型和波段比值模型并对反演水深进行科学评定。经研究,实验区域中由绿波段参与的单波段模型反演精度最优,平均绝对误差()为 ,平均相对误差()达 ,均方根误差达()。研究为遥感水深反演技术应用于沿海港口航道图自然水深周期更新
2、提供了技术支撑,具有实际应用价值。关键词:水深反演;可见光遥感;单波段模型;波段比值模型;精度评定中图分类号:;文献标识码:文章编号:()浅海水深信息是船舶安全航行、海底地形构造和浅海资源开发利用重要的基础空间地理信息 。沿海港口航道图通过定期更新以实现对我国沿岸港口、航道等重要通航水域持续监测,确保通航安全。同时,沿海港口航道图对近海和海岸带规划与管理、航海和海洋环境科学研究以及近海工程建设(如电缆和管道铺设、疏浚、石油钻探等)具有重要意义。精确的水深信息作为沿海港口航道图最为核心的地理信息要素,当前主要的获取手段为船载声呐测量 ,但因其存在成本高、耗时久、困难地区(近岸、岛礁附近等浅水区)
3、无法施测以及作业受天气等因素影响大等缺点 ,使得其应用仍有一定的局限性。基于卫星遥感影像的水深反演技术凭借其非接触类作业手段、大范围快速水深获取能力等优势逐渐得到发展。近年来,随着遥感技术的迅速发展,遥感影像的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率均得到大幅度提高,水深反演技术的研究深度和广度也得到不断扩展,特别是在偏远海域或浅海区域已成为传统水深测量手段的有效补充 。如王纪坤等 将该技术应用于黄岩岛珊瑚礁区水深反演;张磊等 利用多波段遥感数据进行库区水深反演;孟然等 引入梯度提升决策树(,)算法构建了 水深反演模型,有效提高了反演精度。目前水深反演模型以半理论半经验模型应用最为广泛,本文选取渤海
4、湾内部部分水域进行水深反演实验,通过遥感影像反射率和实测水深值之间的相关性建立了单波段模型和波段比值模型,并对验证区域进行水深反演及精度评定,为浅水深反演技术在港口航道图周期测量中的应用提供了技术支撑。基本原理根据布格尔定理可知,可见光在水体中传播时,会因水体的吸收和反射随水深变化呈指数衰减 ,入射辐射通量表示如下 ()式中:是水深为 时的入射辐射通量;为水体表面辐射通量;为可见光衰减系数。根据可见光遥感基本原理可知,传感器接收到的光信号主要由大气层辐射、水体表面反射、水体后向散水道港口第 卷第 期射和水底反射信号构成。如果将前三者作为一个整体,一种方式是利用 等 的研究用深水区辐射近似代替,
5、考虑到水底反射光在水中的衰减特性,由此可得到简单衰减模型如下所示 ()式中:为传感器接收的反射值;为几何光程长度,一般情况下取值为 ;为综合因子,与太阳辐射在水面和大气中传播及光线在水面折射等多种影响有关;为水体衰减系数;为水体反射值;为水体反射值。式()是遥感水深反演的模型基础,由此可进一步推导出单波段模型、波段比值模型。()单波段模型。针对底质类型单一,水深值与单波段影像反射率线性关系较好的情况,可只考虑光在水体中呈指数衰减,对式()进行对数运算,可得 ()()()假设海底底质反射率及水体的衰减系数为常数,则可令 ();即得到单波段模型 ()()式中:为某波段的反射率。()波段比值模型 。
6、针对底质不均一水域,假设两个波段在不同的底质类型上反射率比值()及在不同类型水体中的衰减系数差值()不变,则可在式()基础上对两波段做比值运算 ()()对式()求对数,得到()()()令式()中 ();();即推导出波段比值模型为 ()()式中:为某波段的反射率。此模型建立了 个波段对数变换后比值与水深的关系,在反演大范围的水深时,更加稳定且探测范围更深,是应用最为成熟的反演模型。实验及分析图 实验区域示意图 研究区介绍实验区位于渤海湾水域,其经纬度跨度为 ,如图 框选所示。该区域于 年进行港口航道图测量,图幅内具有高精度均匀分布实测水深点,区域内以自然水域为主,水深分布为 ,底质较为稳定,因
7、海域远离大陆,受人类直接影响小,光可 年 月黄东武,等 基于 遥感影像的浅海水深反演研究穿透性强,具备遥感反演水深的地理空间条件。因此通过图幅内部分实测数据建立反演模型,均匀分布选取 处作为验证区域进行实验研究,其中区域水深分布为 ,区域 水深分布为 ,区域 水深分布为 。实验数据()影像数据。使用的影像数据为 分辨率多光谱数据,是美国陆地卫星计划()的第八颗卫星,于 年发射升空,重访周期 ,成像宽幅 ,因其具有重访周期短、成像质量高、数据处理及共享机制完备等诸多特点,影像数据应用较为广泛 。()陆地成像仪共包含 个波段,其中海岸波段()、蓝波段()和绿波段()因波长较短,水体穿透能力强,为海
8、洋水体研究领域常用波段 。实验获取一景覆盖实验区域的 影像,轨道号为 ,成像时间为 年月 日 :,与实测水深数据时相相近。经目视判读,影像信息丰富,实验区无云层覆盖,符合水深反演实验影像基本要求。()实测数据。采用天津海事测绘中心 年月至月渤海湾区域内某沿海港口航道图测量数据作为实测数据,测量方式为单波束测深,水深分布为 ,测深精度满足 海道测量规范 要求。影像预处理通常遥感影像是以像元亮度值(,)来记录地物的灰度值,像元亮度值是一个无量纲的整数,其值大小与地物反射率、传感器辐射分辨率以及大气透过率和散射率相关 。因此需要经过辐射校正将其转换为遥感反射率,即反射能量与入射能量的比值。首先利用
9、()软件中辐射定标模块实现图像的像元亮度值转图 大气校正前光谱曲线图 大气校正后光谱曲线 换为 绝 对 的 辐 射 亮 度,而 后 利 用 大气校正模型以消除由大气影响所造成的辐射误差,获得地物真实的表面反射率。基于目前应用较为广泛的模型 辐射传输模型的 大气校正模型,该模型对海洋大气校正具有良好的效果,适用波长范围包括可见光至近红外及短波红外 。大气校正前后光谱曲线对比如图 和图 所示。图 断面选点方案图 均匀选点方案 模型建立水深模型的建立与影像预处理、实测水深点分辨率及精度密切相关。研究区内具备高精度均匀分布实测水深点,空间分辨率 。模型建立所需实测水深数据根据空间分布及分辨率可选用断面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于Landsat OLI遥感影像的浅海水深反演研究 基于 Landsat OLI 遥感 影像 浅海 水深 反演 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。