主被动卫星遥感方式结合的河口海岸浑浊水体新型传感器大气校正研究

本项目借鉴Gordon、6S、MODTRAN、LOWTRAN、Streamer等各种大气辐射传输模式的成功经验，针对各种传感器浑浊水体大气校正中存在的气溶胶影响估算难题，在充分研究不同传感器（如：MODIS、MERIS，HSI等）数据特性及模型算法差异的基础上，有效利用激光雷达大气探测受地表信号影响较小的优势、被动式光学传感器的大范围空间分布特点，开展主被动卫星遥感方式结合的大气气溶胶光学参数时空光谱扩展研究，并由此开展河口海岸浑浊水体新型传感器大气校正的模型理论与方法探讨，实现主被动卫星遥感方式的优势互补。以黄河口及邻近海岸带II类水体为例，结合同步实测数据，采用较为成熟的水色遥感定量反演算法反演叶绿素和悬浮泥沙浓度，分析评价主被动遥感结合的大气校正算法处理结果。本研究对于水色遥感大气校正业务化算法中摆脱现场大气、水体实测数据和假设条件的限制有重要的理论意义和实用价值。

在本项目资助下，课题组严格按照计划执行，围绕主被动卫星遥感结合的大气校正及水色参数反演应用相关科学问题展开探索研究，共计公开发表论文18篇（不包括录用2篇），其中SCI收录8篇（包括SCIE，部分成果发表在Journal of Geophysical Research、Remote Sensing of Environment等国际知名期刊上），EI源刊6篇，EI收录会议论文1篇，已获得国家专利授权3项（包括已成功签订转让协议2项，转让费6万元人民币），软件著作权2项，辅助陈晓玲教授培养博士研究生3名，硕士研究生3名。已超额完成项目申请时提出的发表论文5-8篇，培养博士研究生3名，硕士研究生3名的定量指标。主要研究进展体现在如下四点：1）在985平台、国家重点实验室仪器设备专项经费的支持下，课题组购置了近2000万元仪器设备，选择黄河口、渤海、珠江口、深圳湾、鄱阳湖和武汉东湖，组织了6次水色遥感地面观测和同步取样实验室分析，获取项目研究所需的科学数据；2）在大气校正辐射传输模型输入参数获取方面，提出了一种改进的Fernald近端分析法实现星载激光雷达气溶胶参数较高精度反演；开展渤海海域CALIOP气溶胶参数与MODIS气溶胶光学厚度数据的交叉验证研究；开展气溶胶光学厚度与水平能见度转换关系模型算法研究；3）大气校正研究与分析评价方面，分别提出了气溶胶光学厚度最邻近最小最优、气溶胶光学厚度相关关系法等主被动卫星遥感方式结合的大气校正方法；基于气溶胶光学厚度分区思想的MODIS/Terra气溶胶数据辅助的HJ卫星CCD影像大气校正方法等；尝试多种方式结合的浑浊水体大气校正模型算法改进研究，并开发了一种船载高光谱成像光谱仪设备辅助验证，进行了基于实测光谱数据的验证评价，尝试软件业务化实现；以此为基础进行了鄱阳湖、武汉东湖等水域悬浮泥沙浓度等参数反演实验；并利用2000-2010年MODIS数据进行了悬浮泥沙浓度变化规律分析；4）其他水环境问题研究，如开展了海面粗糙度的数值模拟研究可为考虑海面粗糙度的大气校正研究提供支持；提出一种基于二元简化主轴方法的鄱阳湖水体悬浮颗粒物散射光谱分解模型；研究基于长时间序列MODIS数据的鄱阳湖水体范围、水下地形提取与变化规律。总体来讲，在大气校正及产品评价应用、水环境遥感监测等方面都取得了较大进展，为进一步深入研究提供数据和理论方法基础。