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《中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)》 2017年
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基于Hyperion影像的浅海水深反演

程鹏  
【摘要】:水深是最重要的海洋生境参数之一,严重制约着海洋养殖、海上交通等海洋活动和工程,也严重影响着城市规划和国家国防规划,在很多海上工程和规划中首先需要测量的就是水深,因此进行水深测量对区域和国家的经济发展、国防建设有着非常重要的意义。传统的水深测量方法是利用声呐进行水深测量,这种测量方式需要配置昂贵的测量仪器,在多人协作的基础上出海逐点测量,测量周期长,受天气和环境影响较大。随着遥感技术的发展,研究者们发现遥感数据和水深值存在着密切的关系,可以从遥感数据中获取水深值,从上世纪60年代开始,遥感水深探测经历了50多年的发展,目前有主动遥感和被动遥感两种水深探测方式。主动遥感利用微波或激光雷达进行水深探测,这种测深方式目前还较为昂贵,不能在应用中很好的普及;被动遥感测深方式主要是可见光的遥感测深,利用传感器接收到的信息来反演水深,这种测深方法的精度相对于主动遥感测深中的激光雷达方式的精度要低,但在当前越来越多的可见光影像可免费下载的影响下,利用可见光影像反演水深变得更为方便,而且随着遥感技术的发展,特别是高光谱遥感技术的发展,越来越多的研究者建立基于高光谱影像的水深反演模型,这些模型能够充分利用高光谱影像的光谱信息,使得水深反演的精度大大提高。本研究通过对国内外可见光遥感测深理论和模型进行深入解析,在对基于高光谱影像—Hyperion影像的皮尔逊相关系数(CC)和相似系数(SC)进行统计分析时发现,1/ln(nCC/SC)和(ln(nSC)-ln(nCC))/(ln(nSC)+ln(nCC))与实测水深值存在着良好的线性关系,基于这一发现本研究分别建立了两种水深反演模型,并将所建立的两个模型运用到塞班岛水域和北安达曼岛水域进行水深反演,反演的结果表明这两个模型都是有效的、反演精度较高的水深反演模型。本研究主要有下述结论和创新性研究成果:(1)建立了两种基于Hyperion影像的遥感水深反演模型。本研究对国内外遥感水深测量的方法和现状进行了介绍,详细解析了可见光遥感测深中的理论模型、半理论半经验模型和经验模型的原理,并对这三种水深反演模型中的部分经典模型进行了重点剖析。在此基础上,我们在对塞班岛水域Hyperion影像的皮尔逊相关系数和相似系数进行了分析研究,建立了(模型一)和(模型二)两种水深反演模型进行研究区的水深探测,模型的反演结果表明:这两种模型反演的结果与实测水深值有着良好的线性关系,相关系数R2都在0.9以上,而且都是比值形式,能够有效的减弱水底底质对水深反演的影响。(2)研究所建立的两种遥感水深反演模型的有效性。本研究分别运用两种模型对位于太平洋的塞班岛水域和位于印度洋的北安达曼岛水域进行水深反演,并将反演的结果与Sheng Ma et al.(2014)所建立的水深反演模型的反演结果进行对比分析,结果表明本研究所建立的两种遥感水深反演模型都有较高的反演精度,这两种模型是有效的水深反演模型。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P715.7

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