基于颜色指数的全球大洋颗粒有机碳（POC）遥感反演算法

论文摘要

颗粒有机碳是指海水中有机颗粒物,由生物成分和非生物成分组成,颗粒有机碳在海洋碳循环中具有十分重要的地位,相关研究越来越受到重视。水色遥感提供了在短时间内获取大范围的数据的手段,对有效监测海域内颗粒有机碳的分布与动态变化具有重要作用。目前虽然反演颗粒有机碳算法众多,但适用于全球大洋水体的反演算法仍有进一步改善的空间。本文利用实测颗粒有机碳浓度（Particulate Organic Carbon,POC）和相对应的卫星遥感反射率数据（Rrs）,建立并验证了基于颜色指数CIPOC反演海洋表层POC的经验算法。该算法最初为估算叶绿素a浓度而开发的,本文反演POC的方法利用以约490nm,550nm和670nm为中心的三个光谱带来确定CIPOC,并基于光学分类进行建模,从而可实现利用SeaWiFS（Sea-viewing Wide-Field-of-view Sensor）、MODIS/Aqua（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）、MERIS（Medium Resolution Imaging Spectrometer）等不同的海洋水色传感器反演POC。目前使用的全球POC反演算法为标准蓝绿波段比BG算法,为了客观比较,本文使用相同的数据集和相同的分类算法重新制定了蓝绿波段比BG算法。利用SeaWiFS共297个数据建立基于光学分类的反演模型后,利用SeaWiFS（455个）、MODIS/Aqua（899个）、MERIS（72个）数据进行精度验证,结果表明,当CIPOC和BG算法应用于CIPOC值相对较低的开阔海域水域时,表征卫星POC和对比实测POC之间差异的统计参数相近。在CIPOC值普遍较高的沿海水域,CIPOC算法的性能参数更好。此外,本文还利用长时间序列站点、全球月平均影像数据及区域影像数据进行进一步的适用性评价,发现CIPOC算法不仅在沿海水域性能优良,而且由于CIPOC算法对卫星导出的Rrs中的误差和噪声不敏感,还可在开阔海域改善图像质量。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 基于固有光学属性的POC反演算法
•     1.2.2 基于叶绿素和颗粒物浓度的POC反演算法
•     1.2.3 基于遥感反射率的POC经验反演算法
•     1.2.4 水体光学分类
•   1.3 本文研究思路及内容
•     1.3.1 研究目标及内容
•     1.3.2 拟解决的关键问题
•     1.3.3 论文技术路线
•     1.3.4 论文框架
• 2 研究区域的数据来源
•   2.1 现场实测数据
•     2.1.1 实测数据时间及点位
•     2.1.2 POC浓度测量
•   2.2 卫星遥感数据
•     2.2.1 卫星遥感传感器
•     2.2.2 遥感影像下载与预处理
•     2.2.3 遥感反射率数据提取
•     2.2.4 固有光学属性参数提取
•   2.3 小结
• 3 颗粒有机碳浓度反演模型建立
• POC的定义'>  3.1 CI_POC的定义
• POC的光学分类'>  3.2 基于CI_POC的光学分类
• POC算法与BG算法的建立'>  3.3 CI_POC算法与BG算法的建立
• POC算法的建立'>    3.3.1 CI_POC算法的建立
•     3.3.2 BG算法的建立
• POC算法与BG算法的对比'>    3.3.3 CI_POC算法与BG算法的对比
•   3.4 小结
• 4 POC反演模型的性能评估
•   4.1 算法性能评估
•     4.1.1 精度验证参数
•     4.1.2 影像匹配数据验证
•     4.1.3 反演模型的影像适用性
•     4.1.4 影像噪声敏感性验证
•   4.2 两种算法差异分析
•   4.3 颗粒有机碳遥感定量反演分析
• p反演POC的不足'>    4.3.1 基于固有光学属性c_p反演POC的不足
•     4.3.2 BG波段比的经验算法的不足
• POC算法的优越性'>    4.3.3 CI_POC算法的优越性
•   4.4 小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 文章主要创新点
•   5.3 不足与展望
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周雪莹

导师: 乐成峰

关键词: 颗粒有机碳,三波段反射率差异,蓝绿波段反射率比值,海洋水色遥感,全球海洋

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 浙江大学

分类号: X55;X87

总页数: 70

文件大小: 5026K

下载量: 234