[发明专利]利用MODIS水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用水色遥感数据判别藻种方法，尤其涉及一种利用MODIS（中分辨率成像光谱仪/moderate-resolution imaging spectroradiometer）水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法。

背景技术

赤潮是水体中藻类短期内大量聚集或爆发性增殖引起的一种海洋现象，英文表示为Algal Bloom或red tide。当赤潮发生在近岸，危害到渔业、养殖业、旅游业甚至人类社会的经济和生命安全时，则定义为有害赤潮（Harmful Algal Bloom）。通常我们所关注的赤潮即为近岸海域有害赤潮。赤潮的危害主要体现在，大量藻类的增殖会遮蔽阳光，藻类细胞堵塞鱼鳃，藻类死亡分解时耗尽水体中溶氧使鱼类等窒息而死；有毒藻种还可分泌神经性、麻痹性、或腹泻性毒素等，毒素富集于贝类等体内被人类误食而发生中毒事件等等。

赤潮是海洋主要海洋灾害之一。赤潮常规监测手段主要是，建立赤潮监控区，对赤潮发生、发展和消亡过程的水体生化参数、赤潮物种等进行采样测量与分析，实现对赤潮事件的监测；除此之外，对沿海赤潮的观测记录主要来自于海监飞机、渔民、志愿者等及时发现与上报。这些监测手段容易受到赤潮爆发不确定性以及时间空间等的诸多限制，且产生的费用也通常较高。相比之下，卫星遥感具有覆盖范围广、重复率高、成本低廉等优势，近年来已是赤潮监测不可或缺的重要手段。

建立准确的遥感赤潮提取方法是对其及时有效的监测，降低危害的重要前提。目前海洋赤潮的遥感提取方法主要是叶绿素浓度异常或直接的光谱（表观光学量）方法。海洋赤潮高发区水体光学性质复杂，受水体有色溶解有机物、悬浮颗粒等的干扰，已有的赤潮光谱提取方法在该海域的应用往往失效。为有效提取该海域的赤潮，需要结合赤潮藻类粒径、生理特性等，从固有光学量角度对水体性质进行分析，以实现对该海域赤潮水体的有效提取。

固有光学量能够直接反映水体物质的生理生化特性，随水体物质的变化而表现出差异，具有有效排除近岸水体物质干扰，实现赤潮水体与非赤潮水体的有效区分和赤潮藻种识别方面有着巨大的潜力。因此，从水体固有光学量入手，对海洋的赤潮与非赤潮水体，以及甲藻和硅藻赤潮进行分析，建立适用于该海区的赤潮提取方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用MODIS水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法，该方法利用水色遥感数据中的不同波段之间的信息，简洁明了地给出海洋区域赤潮疑似区域及疑似藻种。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用MODIS水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法，包括以下步骤：

（1）获取MODIS水色遥感二级产品数据；

（2）计算光谱相对高度指数；

（3）利用MODIS水色二级产品反演吸收系数和后向散射系数并计算光谱比值；

（4）采用光谱相对高度指数和固有光学量的指数法识别赤潮水体区域；

（5）结合单位对数色素比重、叶绿素比吸收系数和后向散射比率判断藻种。

本发明的有益效果是，本发明利用固有光学量能够直接反映水体物质的生理生化特性，随水体物质的变化而表现出差异，在有效排除近岸水体物质干扰，实现赤潮水体与非赤潮水体的有效区分和赤潮藻种识别方面有着巨大的潜力。从水体固有光学量入手，对海洋的赤潮与非赤潮水体，以及甲藻和硅藻赤潮进行分析，利用水色遥感数据中的不同波段之间的信息，简洁明了地给出海洋区域赤潮疑似区域及疑似藻种的判别。

附图说明

图1是卫星遥感归一化遥感反射率光谱曲线；

图2是海洋各类水体实测归一化遥感反射率488nm相对高度示意图；

图3海洋典型赤潮与非赤潮水体样本的色素吸收对水体总吸收贡献比示意图；

图4是利用MODIS水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法的流程图。

具体实施方式

本发明利用固有光学量能够直接反映水体物质的生理生化特性，随水体物质的变化而表现出差异，在有效排除近岸水体物质干扰，实现赤潮水体与非赤潮水体的有效区分和赤潮藻种识别方面有着巨大的潜力。因此从水体固有光学量入手，对海洋的赤潮与非赤潮水体，以及甲藻和硅藻赤潮进行分析，建立适用于海洋海区的赤潮提取方法。

如图4所示，本发明利用MODIS水色遥感数据的海洋赤潮藻种判别方法，包括以下步骤：

步骤1、获取MODIS水色遥感二级产品数据；