遥感应用模型-水质的物理模型方法资料.pptVIP

将上述两个测点联立方程组求解，得出结果，其中水中叶绿素的散射率值作出曲线如下图所示： 到此为止己经求解模型中的未知参数，理论上可以将所求得所有参数值代入模型中，再利用水域相关波段的遥感影像进行水体叶绿素浓度、悬浮泥沙及污染物浓度的定量提取，在模型的具体应用中验证模型的精度。 二 现场水体观测光谱数据处理 地物光谱的野外测定一般借助便携式野外光谱仪。 为了测定目标光谱，需要测定三类光谱辐射值： 暗光谱，即没有光线进入光谱仪时仪器记录的光谱； 参考光谱或标准灰板光谱，从较完美的漫辐射体—标准灰板上测得的光谱； 样本光谱或目标光谱，感兴趣的物体测得的光谱，是相对于参考光谱辐射的比值(光谱反射率)。 水体光谱数据的现场观测(本例采用水面以上的观测方法)，主要通过合理的观测几何安排及测量积分时间设置，在各测点上分别观测水体反射光、天空光、太阳辐照度等光谱数据，着力消除天空光及太阳耀斑对水体光谱的影响，最终得出水体的出水辐亮度Lw及出水反射率Rw。 观测实验设计 本例用ASD(Analytical Spectrum Devices)便捷式光谱仪进行水体的现场观测。 观测时，以每0.02秒测得一条光谱曲线，每条曲线的测量光谱范围在350nm～2500nm，光谱分辨率为1nm。 共选取具有代表性的25个测点进行现场观测，每个测点分别进行了90/45度水面、灰板、遮阴灰板、45度天空及底泥等几个方面的测量。 与此同时，通过实验分析测得各测点的水体叶绿素浓度、浑浊度、多种污染物浓度等。 现场观测： （1）标准灰板：较好光照条下垂直观测，测得入射光被它反射后的光谱数据。标准板为朗伯体，在各方向上反射率一致，对它观测可求得水面入射光的总辐照度。 （2） 45度天空：背着太阳入射，以45度方向对着天空观测，测入射水面的天空光数据。 按唐军武等人的经验，在该方向上进行水体观测最有利于避开太阳直射光在水表产生的镜面反射。 （3） 90度水面：以90度的方向对着水面进行观测。 （4） 45度水面：以45度的方向对着水面进行观测。 本研究中所采用的灰板的标准反射率曲线如图所示： (5)遮阴灰板：用挡板遮住太阳光的直射而使标准板处于阴影处，测得入射到标准板并被它反射后的天空光光谱数据。 挡板遮阴的同时也挡去一部分入射标准板的天空光，所以比直接对天空45度观测得到的天空光小，实际应用中一般采用45度观测的结果。 (6)底泥：在水深较浅，水底有沉积物的测点上捞出小部分底泥，置于太阳光下对它进行观测，为测水底反射率而设置的观测项目。 水体数据处理 水面以上测得的总的水体光谱辐亮度： Lsw表示仪器测得的总信号； Lw表示水体散射回来进入仪器的出水反射光，其中包含了水体散射光的向上部分和水底反射光； rLsky表示天空光在水面反射以后进入观测仪器的信号，其中，Lsky表示天空光，r为天空光在气水界面反射率； Lwc表示海面白帽的信息； Lg表示水面波浪对太阳直射光随机反射产生的太阳耀斑。 海面白帽信息Lwc对水体光谱的影响可以在进行光谱测量选点时人为的避开。 Lsw——从光谱仪直接测得的数据； 为了求得Lw,首先要在Lsw中消除rLsky及Lg。 同一测点上以0.02秒一条的速度，对90度水面连续测得的一组水体光谱曲线，共20条，用时0.4秒，可认为天气状况稳定，即入射水面的天空光均匀、恒定，但曲线间的光谱数值波动很大。 避开海面白帽及太阳耀斑的情况下，水体光谱数据： 水体出水反射光： Lsw是90度测得的数据，Lsky是天空45度测得的数据，可从实测数据中直接读出。 为求得Lw尚需求出天空光在水体表面的反射率r。 在可见光、近红外波段范围内，天空光在水体表面的反射率不随波长变化。 可合理地认为波长大于1140nm时，水体出水反射光为0，剩余光谱值就是天空光的影响。 因此，在避开太阳耀斑，同时避开水体强吸收带的情况下，认为1140nm～1350nm之间测得的水体光谱数据是天空光在水表反射的结果，由此可确定天空光在水表的反射率r： （1）选择泥沙含量相对较低的测点； （2）在90度测量的光谱数据中选择值最低的一条光谱曲线； （3）选择时间最靠近它的一条天空45度测得的光谱曲线； （4）求取90度光谱曲线与天空光曲线比值； （5）求各点平均值，即是天空光的水表反射率r。 对两个测点先分别求取对水体90度测得的光谱曲线与相应的天空光曲线在900nm-1350nm波段间的比值，得出r值曲线: 900nm～1350nm范围内，两测点r值曲线形态基本一致，900nm～950nm间r值变化幅度较大，总体上呈递减趋势； 950nm之后到1140nm，r值虽趋稳定，但还有一定的起伏； 1140nm--1350nm