胶州湾叶绿素a浓度遥感产品检验与反演算法研究

黄薇

中国海洋大学

摘要：

胶州湾是青岛的母亲湾，与青岛市的发展息息相关，然而其水体富营养化程度日趋严重，水质变差，对胶州湾水质实行及时有效的监测日益紧迫。光学遥感技术可对叶绿素a浓度进行大范围、快速、同步的监测及时有效地监测，从而为胶州湾海域水质监测服务。
本文对实测叶绿素a浓度数据与MERIS二级产品数据进行了时空匹配，利用所得结果对MERIS二级产品中的叶绿素a浓度产品进行了精度评估，发现其与实测数据间的偏差较大，相关系数R2为0.526，均方根误差RMSE为0.97mg/m3，绝对误差的中值MAE为0.54mg/m3，平均相对误差为81.9％，相对误差绝对值的中值MARE为64.0％。
利用2011年3月、5月、8月和11月获取的胶州湾海域叶绿素a浓度和现场实测光谱数据集，对现有的主流经验和半分析反演算法进行了评估，发现波段比值组合形式的经验反演算法较为适合胶州湾叶绿素a浓度的反演。对主流算法进行优化后发现，OCTS-C算法形式最为简单但反演精度相对较高，R2为0.896，MARE为39.8％；算法形式复杂程度相似时，OC2v4优于其它几种算法，R2和MARE分别为0.970和30.1％。
基于37组实测数据建立了针对高光谱、Landsat5 TM、Landsat7 ETM+、ENVISAT MERIS、SPOT5 HRG1/2共6种不同传感器的叶绿素a浓度经验反演算法，R2分别为0.970、0.890、0.986、0.919、0.942和0.942，MARE分别为22.5％、32.8％、37.3％、30.5％、26.2％和27.5％。利用15组独立的实测数据进行了检验，结果发现，算法反演值和实测值的R2均高于0.85，MARE均小于30.5％，满足应用的精度需求。将所建立的算法用于Landsat7 ETM+影像，对胶州湾叶绿素a浓度的时空分布进行了分析。

关键词：胶州湾;叶绿素a;遥感产品检验;反演算法;水体富营养化;水质监测

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：光学工程

导师姓名：郑荣儿;崔廷伟

学位年度：2012

语种：中文

分类号：X834;X87

页数：94

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）