研究案例——内陆和沿海水体漫衰减系数估算模型的高光谱实测数据验证

下行辐照度的漫射衰减系数是一个重要的表观光学量(AOP)，它取决于两个方面，即固有光学性质(IOPs，如吸收、散射)和环境光场的几何结构。目前对其空间、光谱、垂直和时间变化的理解由于缺乏有效预测模型而受到限制，这些模型无法完全解释光和水成分的复杂相互作用。缺乏现场测量数据和解释海洋颜色数据的方法，进一步阻碍了光衰减的预测。

Arthi Simon等人争对内陆和沿海水体发展了一种新的预测模型，通过更精确的参数来逼近原位Kd，以解释其对深度的依赖以及浑浊富营养的内陆和沿海水体中复杂成分混合物的贡献。它计算整个可见光波长范围(400-700 nm)的垂直漫射衰减系数，该模型的一般形式表示为水深、太阳天顶角、水体固有光学量的函数。

利用大量不同水体的实测数据对模型进行了验证，并与现有模型进行了对比，验证了模型的适用性和有效性。

研究区域位于印度东南部的Chennai(清澈和中等浑浊的水域)、Muttukadu(浑浊的富营养水域)和Point Calimere(浑浊的水域)。

图1 研究区域地图，深色点显示样本位置

表1 现场水体固有光学量和水质参数测量

现场的高光谱数据使用RAMSES高光谱辐射计（TRIOS）采集。并用此数据计算出In-situ原位Kd值。

图2 现场Ed测量值

图3 新模型与现有的3种模型和原位测量值比较

结果表明，其他模型预测的Kd值与新模型预测的Kd值相比有更大的误差。此外，目前的模型在整个可见光和近红外波长范围，以及具有不同的光学性质的不同类型的水体也表现良好。虽然需要从不同的区域水域进行更多的测量，进一步的评价是必要的，但本文实验的结果表明，新模型在海洋和内陆环境的所有类型的水域都有一致的高精度。改进后的模型对监测污染治理效果、分类水体类型、评估生物地球化学通量和水下光学环境具有重要意义。

参考文献：Arthi Simon., Palanisamy Shanmugam., 2016. Estimation of the spectral diffuse attenuation coefficient ofdownwelling irradiance in inland and coastal waters fromhyperspectral remote sensing data: Validation with experimental data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 49, 117–125.