[发明专利]一种基于OLCI传感器的内陆湖泊水体陆源腐殖质浓度遥感估算方法

说明书

本发明公开了一种基于OLCI传感器的内陆湖泊水体陆源腐殖质浓度遥感估算方法，1、选取OLCI传感器中第6和第11波段的遥感反射率值；2、将所述遥感反射率值代入拟合所得的有色可溶性有机物的最佳遥感估算模型，得到所述有色可溶性有机物在443nm处的吸收系数；3、将所述有色可溶性有机物在443nm处的吸收系数a(443)反演模型代入陆源腐殖质与有色可溶性有机物的关系模型，得到所述陆源类腐殖质的荧光强度与遥感反射率的关系；4、将步骤3所述陆源腐殖质的荧光强度与遥感反射率的关系分布运用到OLCI影像，结合所述OLCI影像中体现的荧光强度分布信息，得到太湖的陆源腐殖质空间分布图。本方法相较传统室内化学分析方法极大地节约了成本，提高了效率和测量精度。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于全分辨率的OLCI数据源的内陆湖泊水体陆源腐殖质遥感估算方法。

背景技术

陆源腐殖质是有色可溶性有机物(CDOM)的主要成分，通过对水生系统的影响间接影响着全球生态碳循环，而且陆源腐殖质会携带大量的营养盐物质从而促进内陆湖泊蓝藻的生长，是造成内陆湖泊蓝藻爆发的重要原因之一。可溶性有机物DOM具有光学效应的组分-有色可溶性有机物(CDOM)，可作为标志物用于研究DOM的迁移转化过程。CDOM在水环境生态系统中具有非常重要的作用，有色可溶性有机物具有强烈的紫外吸收特性，从而抑制光照在水下的传播；CDOM在光降解作用、光漂泊作用和细菌降解作用等物理化学过程中可以把大分子有机物分解成小分子化合物，从而影响内陆湖泊的初级生产力和湖泊的水体营养等级。因此研究内陆湖泊中的CDOM对解析内陆水体碳循环和生态环境具有重要的作用。

CDOM具有两大光学特性：吸收特性和荧光特性。CDOM的荧光特性通常通过激发-发射三维荧光光谱表现，三维荧光光谱目前早已被广泛应用于监测有色可溶性有机物组分的变化。CDOM主要包括类腐殖质和类蛋白两大物质，类腐殖质主要来源于陆源的输入(土壤有机物、动植物残体等)，类蛋白主要来源于色素和城市污水排放。因此了解CDOM的荧光特性可以掌握内陆水体中CDOM的组分信息，从而更加了解湖泊生态状况。然后，目前获取内陆湖泊的CDOM荧光特性空间分布状况仍然采取是传统化学分析方法，即通过室内化学分析方法分析大量样点数据从而获取湖泊的荧光特征空间分布状况，这种传统的方法明显需要花费大量的人力和财力，显然是不科学的。

CDOM的另一特性-吸收特性主要是通过紫外-可见光的吸收光谱，并且在紫外-可见光 200-800nm范围内呈现指数衰减的形式，通常利用CDOM在不同波段的吸收系数或者吸收光谱斜率比值等表征CDOM的吸收特征。由于CDOM能够吸收紫外与可见光部分，是遥感能直接观测的参数之一，因此彻底了解并掌握CDOM的吸收光谱与荧光光谱之间的光学响应关系是获取CDOM组分空间分布状况的关键。

目前获取大尺度地表观测数据，生成相关参数产品，是地球观测卫星发射的主要目标之一。从CZCS传感器至今，MERIS、MODIS、landsat7、GOCI等数十种传感器早已被成功的应用到内陆湖泊水质监测和遥感监管工作中，同时也为当地政府决策、制定相应措施等提供依据。而Sentiel-3A OLCI在2016年2月成功发射，其21个波段设置和300m的空间分辨率已成为国际上今后一段时期十分重要的水生态遥感数据源。但是当前OLCI的研究还较多集中在大洋水体或者近海岸水体，内陆湖泊还鲜有涉及。

正是由于CDOM组分陆源腐殖质物质的测量方法繁琐性和获取CDOM组分空间分布状况的困难，因此本发明对结合大量的野外实验数据，构建一种基于Sentiel-3A OLCI传感器的内陆湖泊水体陆源腐殖质浓度遥感估算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

为了解决内陆湖泊陆源腐殖质浓度的空间分布状况获取困难的问题，本发明提出一种基于OLCI传感器的内陆水体陆源腐殖质浓度遥感估算方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：