高光譜遙感綜合了影像學(xué)和光譜學(xué)等學(xué)科優(yōu)勢，可實現(xiàn)對水體環(huán)境狀況的空間分布和光譜特征的統(tǒng)一探測，為水體環(huán)境監(jiān)測提供了一種新手段。高分5號衛(wèi)星高光譜遙感數(shù)據(jù)在光譜分辨率和信噪比等技術(shù)指標(biāo)方面均有顯著提升，為提高水環(huán)境參數(shù)反演精度和實現(xiàn)內(nèi)陸水體環(huán)境的業(yè)務(wù)化遙感監(jiān)測等提供了新的契機。本書是在國家自然科學(xué)基金重大項目、國家重點研發(fā)計劃項目和高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項項目研究成果基礎(chǔ)上形成的，共分為10章，主要論述高光譜遙感輻射傳輸機理、水環(huán)境參數(shù)反演算法和遙感應(yīng)用示范等方面的研究成果，為內(nèi)陸水體業(yè)務(wù)化遙感監(jiān)測和高分5號等國產(chǎn)衛(wèi)星的遙感資料處理系統(tǒng)開發(fā)等方面研究提供參考。
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1984.09-1988.07 浙江大學(xué)計算機系，學(xué)士 1993.01-1993.07 德國柏林自由大學(xué)，合作研究 1994.09-1996.07 浙江大學(xué)地科系，碩士 1996.09-1999.07 中科院上海技物所，物理電子學(xué)，博士1988.07至今，自然資源部第二海洋研究所。曾任衛(wèi)星海洋環(huán)境動力學(xué)國家重點實驗室副主任。
1993.01～1993.07，德國柏林自由大學(xué)，合作研究。
2004.12～2005.06，加拿大貝德福德海洋研究所，高級訪問學(xué)者。海洋遙感成像機理，衛(wèi)星遙感資料的大氣校正、幾何配準(zhǔn)、水色要素反演算法，高光譜遙感，海洋漁業(yè)遙感，衛(wèi)星資料處理專用軟件開發(fā)，遙感業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)"浙江海島資源環(huán)境遙感調(diào)查技術(shù)"，2014年浙江省科技進步二等獎, 2014-J-2-077-R01，排名第一
"南海及周邊地區(qū)遙感綜合監(jiān)測與決策支持分析"，2014年浙江省科技進步二等獎, 2014-J-2-077-R01，排名第八
"近海復(fù)雜水體環(huán)境的衛(wèi)星遙感關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用"，2013年國家科技進步二等獎, 2013-J-25201-2-03-R02，排名第二海洋遙感專業(yè)委員會副主任委員
全國遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員
《地球信息科學(xué)學(xué)報》等編委
浙江大學(xué)、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)兼職博導(dǎo)
目錄
第1章 緒論1
1.1 我國湖泊環(huán)境問題概況1
1.1.1 水污染與富營養(yǎng)化問題2
1.1.2 湖泊萎縮與干涸問題3
1.1.3 水生態(tài)系統(tǒng)退化問題4
1.1.4 生物多樣性受損問題5
1.2 水環(huán)境遙感監(jiān)測現(xiàn)狀6
1.2.1 表觀光學(xué)量和固有光學(xué)量的遙感監(jiān)測現(xiàn)狀6
1.2.2 水質(zhì)參數(shù)和水體富營養(yǎng)化的遙感監(jiān)測現(xiàn)狀7
1.2.3 水華時空分布的遙感監(jiān)測現(xiàn)狀8
1.2.4 水體類型劃分的遙感監(jiān)測現(xiàn)狀9
1.3 高光譜遙感監(jiān)測能力評估概述10
1.3.1 典型高光譜遙感衛(wèi)星載荷10
1.3.2 高光譜遙感能力比較12
第2章 水體高光譜大氣校正方法14
2.1 大洋水體高光譜大氣校正方法14
2.1.1 I類水體大氣校正算法14
2.1.2 海洋光學(xué)浮標(biāo)區(qū)域?qū)崪y和遙感數(shù)據(jù)18
2.1.3 海洋光學(xué)浮標(biāo)區(qū)域大氣校正結(jié)果19
2.2 沿岸水體高光譜大氣校正方法21
2.2.1 II類水體大氣校正算法22
2.2.2 高光譜大氣校正分層剝離方法24
2.2.3 香港附近海域高光譜大氣校正結(jié)果25
2.2.4 黃河口海域高光譜大氣校正結(jié)果27
2.3 內(nèi)陸水體高光譜大氣校正方法29
2.3.1 基于光譜優(yōu)化算法的大氣校正方法30
2.3.2 陸海一體化的高光譜大氣校正方法31
2.3.3 太湖高光譜大氣校正結(jié)果分析34
2.3.4 鄱陽湖高光譜大氣校正結(jié)果分析37
第3章 水體固有光學(xué)量高光譜遙感方法44
3.1 水體IOPs輻射傳輸模型45
3.1.1 水體輻射傳輸方程45
3.1.2 水體固有光學(xué)量特性46
3.1.3 水體IOPs組分模型47
3.1.4 水體吸收特性分析48
3.2 大洋水體的IOPs半分析算法51
3.2.1 基于QAA的IOPs半分析反演算法構(gòu)建53
3.2.2 遙感反射率構(gòu)建54
3.2.3 IOPs反演結(jié)果分析56
3.3 中低渾濁水體的IOPs半分析算法58
3.3.1 基于GRI的IOPs半分析反演算法構(gòu)建59
3.3.2 QAA-GRI算法結(jié)果分析63
3.3.3 QAA-GRI算法不確定性分析68
3.4 高渾濁水體的IOPs半分析算法70
3.4.1 高渾濁水體IOPs反演算法QAA_74070
3.4.2 QAA_740算法反演結(jié)果驗證71
3.4.3 水體各成分吸收貢獻率分析76
第4章 浮游植物高光譜遙感方法79
4.1 浮游植物吸收光譜和色譜測量79
4.1.1 浮游植物樣本情況79
4.1.2 浮游植物吸收系數(shù)測量方法81
4.1.3 藻類色素的高效液相色譜測量分析84
4.2 浮游植物的藻類識別方法88
4.2.1 浮游植物藻類對吸收光譜的影響89
4.2.2 基于一階微分的藻類識別方法93
4.2.3 基于小波分析的藻類識別方法94
4.2.4 基于聚類分析的藻類識別方法98
4.3 浮游植物的遙感反射率模擬101
4.3.1 浮游植物的遙感反射率模擬方法101
4.3.2 浮游植物藻類對遙感反射率的影響106
4.3.3 基于遙感反射率的藻類識別方法108
第5章 葉綠素a濃度高光譜遙感反演方法111
5.1 內(nèi)陸水體葉綠素a濃度反演算法111
5.1.1 遙感影像和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)111
5.1.2 面向多波段的葉綠素a濃度反演112
5.1.3 面向高光譜的葉綠素a濃度反演116
5.2 葉綠素a濃度硬分類反演方法119
5.2.1 硬分類反演方法119
5.2.2 C1類水體反演結(jié)果分析122
5.2.3 C2類水體反演結(jié)果分析124
5.2.4 C3類水體反演結(jié)果分析126
5.3 葉綠素a濃度軟分類反演方法128
5.3.1 軟分類反演方法129
5.3.2 軟分類反演方法結(jié)果精度評價132
5.4 藻藍蛋白遙感反演方法136
5.4.1 藻藍蛋白吸收特性137
5.4.2 藻藍蛋白反演測量138
5.4.3 藻藍蛋白反演結(jié)果140
第6章 有色可溶性有機物高光譜遙感反演方法142
6.1 CDOM吸收特性分析142
6.1.1 典型湖泊CDOM吸收特性分析143
6.1.2 CDOM的斜率參數(shù)特性分析147
6.1.3 實測遙感反射率特征分析148
6.2 CDOM吸收系數(shù)反演方法150
6.2.1 CDOM遙感反演經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜆?gòu)建150
6.2.2 CDOM遙感反演半分析算法構(gòu)建152
6.2.3 CDOM遙感反演結(jié)果154
6.2.4 算法的不確定性分析160
6.3 高分5號AHSI影像數(shù)據(jù)反演CDOM結(jié)果161
6.3.1 高分5號衛(wèi)星AHSI高光譜研究區(qū)161
6.3.2 高分5號AHSI影像數(shù)據(jù)獲取及處理162
6.3.3 基于高分5號AHSI影像反演CDOM濃度163
6.4 CDOM與其他物質(zhì)的相關(guān)性166
6.4.1 CDOM吸收系數(shù)與水質(zhì)參數(shù)相關(guān)性分析167
6.4.2 湖泊水體CDOM與DOC吸收關(guān)系169
6.4.3 河流水體CDOM與DOC吸收關(guān)系170
第7章 懸浮物濃度高光譜遙感反演方法176
7.1 懸浮物濃度對遙感反射率的調(diào)制機理176
7.1.1 懸浮物濃度與反射峰值波長關(guān)系分析176
7.1.2 懸浮物濃度與反射率峰值關(guān)系分析182
7.1.3 懸浮物濃度與反射率導(dǎo)數(shù)關(guān)系分析183
7.2 懸浮物濃度遙感反演方法186
7.2.1 懸浮物濃度定量遙感反演方法186
7.2.2 近紅外波段懸浮物指數(shù)模型構(gòu)建189
7.2.3 懸浮物濃度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法遙感反演192
7.3 懸浮物濃度高光譜遙感反演195
7.3.1 鄱陽湖懸浮物濃度高光譜遙感反演195
7.3.2 太湖懸浮物濃度高光譜遙感反演198
7.3.3 黃河口海域懸浮物濃度高光譜遙感反演199
7.3.4 香港附近海域懸浮物濃度高光譜遙感反演200
第8章 漫射衰減系數(shù)與透明度高光譜遙感反演方法203
8.1 漫射衰減系數(shù)遙感反演203
8.1.1 采樣湖泊漫射衰減系數(shù)分布特征203
8.1.2 Kd（PAR）遙感反演207
8.1.3 Kd（490）遙感反演208
8.2 漫射衰減系數(shù)時空分析210
8.2.1 不同衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演一致性分析210
8.2.2 湖泊漫射衰減系數(shù)空間分布分析216
8.2.3 典型湖泊漫射衰減系數(shù)年內(nèi)變化分析219
8.3 高分5號高光譜透明度反演221
8.3.1 基于固有光學(xué)量反演透明度221
8.3.2 基于水面實測光譜數(shù)據(jù)反演透明度221
8.3.3 基于高分5號AHSI影像數(shù)據(jù)反演透明度223
8.4 漫射衰減系數(shù)與其他參數(shù)的關(guān)系224
8.4.1 漫射衰減系數(shù)與透明度的關(guān)系225
8.4.2 Kd（PAR）與光學(xué)活性物質(zhì)濃度的灰色關(guān)聯(lián)度226
8.4.3 Kd（PAR）與各光學(xué)活性物質(zhì)相關(guān)性分析228
第9章 水華與水草高光譜遙感監(jiān)測方法232
9.1 水華與水草遙感提取方法232
9.1.1 水華與水草遙感指標(biāo)建立234
9.1.2 基于梯度復(fù)雜度的識別方法238
9.2 太湖水華與水草遙感提取方法240
9.2.1 HICO高光譜遙感監(jiān)測結(jié)果分析240
9.2.2 高分5號高光譜遙感監(jiān)測結(jié)果分析243
9.2.3 水華遙感監(jiān)測精度評價245
9.3 典型湖泊水華遙感監(jiān)測結(jié)果246
9.3.1 呼倫湖水華遙感監(jiān)測246
9.3.2 興凱湖水華遙感監(jiān)測247
9.3.3 巢湖水華遙感監(jiān)測251
第10章 淺海水深和底質(zhì)高光譜遙感反演方法254
10.1 珊瑚礁底質(zhì)光譜實驗室測量系統(tǒng)255
10.1.1 珊瑚礁實驗室測量裝置255
10.1.2 珊瑚礁測量裝置原理259
10.1.3 光譜測量結(jié)果分析260
10.2 淺海水深高光譜反演模型262
10.2.1 HOPE-PW高光譜淺海水深反演模型264
10.2.2 HOPE-PW和激光雷達測深數(shù)據(jù)比較267
10.2.3 HOPE-PW和HOPE-BRUCE模型結(jié)果比較270
10.2.4 HOPE-PW模型性能分析272
10.3 淺海底質(zhì)高光譜反演模型276
10.3.1 結(jié)合LiDAR的高光譜底質(zhì)反射率反演算法277
10.3.2 機載高光譜底質(zhì)反射率反演結(jié)果分析278
10.3.3 HOPE-LiDAR底部反射率反演性能分析281
參考文獻285
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