內陸渾濁水體固有光學量(IOPs)反演算法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文面向渾濁富營養(yǎng)化二類水體,以太湖為研究區(qū),在QAA基礎上構建了水體吸收系數(shù)和后向散射系數(shù)雙波段(QAA-DB)反演算法以及去純水以外的吸收系數(shù)aexp(λ)分解算法。
  (1) QAA-DB算法在對水體反射光譜特征研究的基礎上,首先利用677nm吸收谷和701nm反射峰之間反射率的光譜斜率(Slope)為分類指標,以Slope=0.32為臨界值,將混濁水體分為兩類具有不同光學特征的水體,針對兩類水體,分別構建IOPs反演模型

2、,針對不同類別水體設置不同的模型參數(shù),對于顆粒物后向散射系數(shù)進行分段模擬。1)400-685nm波段采用冪函數(shù)形式模擬,基于QAA算法,同時選取550nm和675nm兩個參考波長進行顆粒物后向散射系數(shù)冪函數(shù)外推,并基于數(shù)據(jù)同化思想,利用多模型協(xié)同反演策略,對外推結果進行加權優(yōu)化,確定最優(yōu)顆粒物后向散射系數(shù);2)對于大于685nm波段的顆粒物后向散射系數(shù),以定值進行模擬;最后,通過生物光學模型,計算得到吸收系數(shù)。驗證數(shù)據(jù)表明,QAA-DB

3、算法對于復雜二類水體吸收系數(shù)反演誤差MAPE為19.71%,RMSE為1.3933,反演精度令人滿意。
  (2)針對內陸水體吸收系數(shù)的分解,本文提出了兩種改進算法,即基于經驗比值的吸收系數(shù)分解算法和基于高斯函數(shù)參數(shù)化的吸收系數(shù)分解算法,將aexp(λ)進行分解,得到浮游植物吸收系數(shù)aph(λ)、非色素顆粒物及CDOM吸收光譜之和adm(λ)。1)基于經驗比值的吸收系數(shù)分解算法,首先經驗確定各組分吸收系數(shù)在450和480nm的比值

4、及adm(λ)衰減常數(shù)S,通過聯(lián)立方程并結合adm(λ)光譜負指數(shù)外推參數(shù)化模型,求解整個波段上的adm(λ),進而求得aph(λ),驗證數(shù)據(jù)結果表明,最終adm(λ)分解誤差MAPE為24.72%,RMSE為0.81;2)基于高斯函數(shù)參數(shù)化的吸收系數(shù)分解算法,利用12個高斯函數(shù)對aph(λ)進行參數(shù)化,利用負指數(shù)模型參數(shù)化adm(λ),并經驗確定adm(440),在此基礎上,通過最小二乘優(yōu)化算法進行未知參數(shù)的求解,實現(xiàn)對吸收系數(shù)的分解

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