基于高光譜影像湖泊葉綠素a濃度反演分析

樊志強, 王志國,*, 黃平平, 董亦凡, 高志奇

基于高光譜影像湖泊葉綠素a濃度反演分析

樊志強1,2, 王志國1,2,*, 黃平平1,2, 董亦凡1,2, 高志奇1,2

1. 內蒙古工業大學信息工程學院, 內蒙古 010051 2. 內蒙古自治區雷達技術與應用重點實驗室, 內蒙古 010051

針對湖泊葉綠素a濃度的快速變化及水體富營養化問題, 以太湖水體為例, 利用太湖區域2019年10月、11月和12月的珠海一號高光譜影像, 采用波譜特征分析、主成分分析、皮爾遜相關系數、建立反演模型分析江蘇省太湖區域水體葉綠素a濃度的分布狀態以及時空變化狀況。通過主成分分析劃分與水體信息相關的成分, 提出采用珠海一號高光譜影像的中紅外波段建立耦合可見光和近紅外輻射信號的WCI模型。結果表明: (1)水體光譜曲線特征與主成分分析結果一致, 分別為光合作用波段、細胞散射波段和水體增溫波段。(2)改進的耦合可見光與中紅外輻射信號的建立的WCI模型的反演精度最高, 均方根誤差RMSE為(1.4008 mg·L-1), 平均相對誤差(MRE)為10.69%。(3)2019年10月一12月間, 湖泊葉綠素濃度整體變化不大, 太湖葉綠素a濃度的遙感反演結果總體上呈現為湖西區域濃度較低, 湖東區域濃度較高的特征。

高光譜影像; 葉綠素a; 水體富營養;模型; 遙感反演

0 前言

葉綠素a(Chlorophyll-a, Chl-a)是影響內陸湖泊水色的重要物質之一, 其濃度的變化反映了湖泊水質的污染狀況, 是湖泊環境監測的重要指標[1]。葉綠素a濃度與藻類的種類、數量等密切相關, 是評價水體的富營養化程度的重要參數, 因此監測葉綠素a濃度具有重要的現實意義。……