基于衛(wèi)星多光譜影像的淺海水深反演研究.pdf

1、水深是海岸帶、海島等淺海區(qū)域重要的海洋要素，并且也是海洋測繪的主要內(nèi)容之一，無論是港口、碼頭、航道、錨地等建設(shè)，還是船舶安全航行、海洋科學研究、海洋工程建設(shè)、海洋環(huán)境評價等，都需要水深資料作為基礎(chǔ)保障。與傳統(tǒng)的側(cè)掃聲納和多波束等測量方法相比，水深遙感測量方法具有快速、大范圍、準同步和高空間分辨率測量的優(yōu)點，能夠彌補測量船只無法直接到達的如珊瑚礁密集和有爭議等海區(qū)水深數(shù)據(jù)的不足，是水深測量的一種間接手段，也是一種新的技術(shù)方法，為水深探測創(chuàng)

2、造了一條新的路徑。
　　本文以海南島陵水灣周邊淺水水域的二類水體和遠海一島嶼德奎島周邊淺水水域的一類水體為研究區(qū)域，應用高分辨率WorldView-2八波段的多光譜影像和四波段的立體像對影像，中分辨率Landsat-8的多波段衛(wèi)星影像和海圖數(shù)據(jù)，分別對衛(wèi)星圖像進行水陸邊界分離和海圖數(shù)據(jù)潮汐改正等預處理，接著分別進行了波段比值、雙波段組合及多波段組合等線性模型和指數(shù)、對數(shù)、二次多項式及冪指數(shù)等數(shù)學形式的非線性模型的擬合，利用這些基礎(chǔ)

3、模型分別開展了傳統(tǒng)全局水深遙感反演方法和地理自適應水深遙感反演方法的研究，反演出了30 m以內(nèi)的水深值。研究結(jié)果表明：
　?。?）通過中分辨率衛(wèi)星影像根據(jù)歸一化水體指數(shù)算法可以快速有效地提取出水陸邊界線，并且通過拉普拉斯算子邊緣增強處理更加地突出了陸地和水體的邊界。
　?。?）在相關(guān)性分析中，綠光波段與水深控制點的相關(guān)性最高，并且通過波段比值運算更加提高了相關(guān)性。說明綜合了兩個波段的水體光譜信息，消除或減弱了因水體性質(zhì)和底質(zhì)

4、類型差異而造成的影響。
　?。?）無論是一類水體還是二類水體，傳統(tǒng)全局水深遙感反演方法反演的水深平均絕對誤差和標準誤差都很大，說明在表達真實的水深信息時有一定的困難。
　?。?）地理自適應水深遙感反演方法，在不同的水深范圍內(nèi)擬合的基礎(chǔ)模型參數(shù)和影像源的波段組合是自適應變化的，反演的水深精度有了很大的提高。
　?。?）從總體上看，地理自適應方法反演的水深精度得到大幅提高，誤差達到1.2 m以下。說明通過細分研究區(qū)域為多個

5、小單元有效地緩和了傳統(tǒng)全局模型在底質(zhì)和水體性質(zhì)空間不均勻性的問題，對于測量船無法到達和有爭議的淺水水域，利用遙感測量方法進行水深提取會是一種可行的途徑。
　　（6）在水深遙感反演結(jié)果的驗證精度是相對于海圖而言的，因為海圖在繪制過程中也有一定的誤差范圍，說明反演的水深相對于實際的水深誤差會相對有所增大。
　　但是在水深遙感反演中還存在著以下幾個問題，有待進一步改善或解決。
　　（1）雖然假設(shè)不同時間獲得的遙感影像在同一個

6、研究區(qū)域中水體性質(zhì)和底質(zhì)類型沒有很大的變化，但是時間的不同步仍然會對水深反演帶來誤差。
　?。?）在數(shù)據(jù)預處理過程中，由于無法獲取影像成像時的大氣參數(shù)、海面狀況參數(shù)和水體的相關(guān)參數(shù)等，造成FLAASH大氣校正時一些參數(shù)缺省或選擇近似值，從而造成誤差。
　　（3）在一個區(qū)域中擬合的水深遙感反演模型，在其他不同研究區(qū)域的移植性還有待繼續(xù)發(fā)展。
　　綜上所述，本文提出的改善化的地理自適應水深遙感反演方法在一定程度上解決了多光