珠江口海域二类水体HY-1B海洋水色遥感数据大气校正方法研究

Atmospheric correction of ocean color remote sensing data for case two water is the key technologies of ocean color remote sensing, the difficulty lies in the accurate calculation of the aerosol contribution to the atmospheric path radiation. Preliminary studies on atmospheric correction of the HY-1B ocean color remote sensing data found that the two issues. One is the atmosphere of Pearl River Estuary influenced by black carbon aerosol, the original aerosol model has been unable to meet the need of atmospheric correction for the coastal turbid water. The other is that the current atmospheric correction algorithms of HY-1B satellite remote sensing data for Pearl River Estuary turbid water exists defects. This project uses the sun photometer monitoring data of Pearl River Delta area, study the aerosol optical properties in Pearl River Estuary , set up the suited aerosol model for the Pearl River Estuary, based on the comparison measurements of near infrared aerosol radiative difference between the sun photometer HY-1B satellite and sun photometer, the atmospheric correction algorithm of HY-1B ocean color remote sensing for case two water in Pearl River Estuary is proposed, which breakthrough the limitations of single remote sensing data source in atmospheric correction for case two water and improve the precision of atmospheric correction. This project provides new ideas and methods to solve the problem of atmospheric correction of ocean color remote sensing data for case two water.

二类水体海洋水色遥感的大气校正是海洋水色遥感的关键技术之一，其难点在于精确的计算气溶胶对大气程辐射的贡献。前期对珠江口海域HY-1B海洋水色遥感大气校正的研究发现，珠江口海域大气受黑碳气溶胶的影响，原有的气溶胶模型难以满足二类水体大气校正的需要；并且目前的HY-1B海洋水色遥感二类水体大气校正算法存在一定的缺陷。本项目利用珠江三角洲地区气溶胶监测网的太阳光度计数据，分析珠江口海域气溶胶的光学特性，建立适合于该海域的气溶胶模型；进一步对比分析太阳光度计与HY-1B卫星测量的近红外波段气溶胶散射差异，建立太阳光度计数据辅助的珠江口海域二类水体HY-1B海洋水色遥感的大气校正算法，突破单一海洋水色遥感数据源在二类水体大气校正方面的局限性，提高大气校正的精度。本项目为解决二类水体海洋水色遥感数据的大气校正问题，提供新的思路与方法。

本研究开展了珠江口海域两个航次的现场调查，测量了珠江口海域的气溶胶光学厚度和水体光谱；以香港理工大学气溶胶观测站的数据为依据，对珠江口海域气溶胶的光学性质进行了研究；借助于邻近一类水体的大气条件，实现了珠江口海域二类水体HY-1B遥感数据两个近红外波段气溶胶散射和离水辐射的分离；尝试利用HY-1B遥感数据遥感监测珠江口海域悬浮泥沙浓度的分布。取得的主要成果与结论如下：1、珠江口海域大气气溶胶光学厚度均随波长的增加而减小，珠江口海域是典型的二类水体，近红外波段的离水信号较强。2、香港地区气溶胶光学厚度频率分布呈明显的单峰分布。气溶胶波长指数主要位于1.07至2.10之间。气溶胶单次散射比接近0.94。3、建立了珠江口海域二类水体HY-1B遥感数据的大气校正算法，设计与实现了HY-1B遥感数据大气校正的软件。通过与标准的大气校正算法相比，本研究提出的算法对珠江口二类水体HY-１B遥感数据的大气校正取得了比较明显的改进，特别是第2，3，4，5，6波段的离水辐射的值较标准算法有明显的提升，表明我们提出的珠江口二类水体HY-1B遥感数据的大气校正算法从一定程序上减少了二类水体离水辐射对两个近红外波段气溶胶散射的影响，有效的提高了大气校正的精度。4、HY-1B遥感数据第5波段和第6波段的比值与悬浮泥沙浓度有较好的相关性，相关系数的平方为0.79，建立了悬浮泥沙遥感监测模型，并反演了珠江口海域悬浮泥沙的空间分布，研究的结果表明HY-1B遥感数据能够较好的反映珠江口海域的悬浮泥沙的空间分布，可以用来进行珠江口海域悬浮泥沙分布的遥感监测。