專利名稱：Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋水色遙感技術領域，尤其涉及一種基于遙感和遙測數(shù)據(jù)相結合得 到的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法。
背景技術：
懸浮泥沙含量時空分布是分析河口海岸沖淤變化、估算河流入海物質通量、研究 海洋沉積速率和海洋環(huán)境的重要參數(shù)。遙感技術具有宏觀、動態(tài)、同步、快速等優(yōu)勢，它可獲 得大范圍的懸浮泥沙時空分布特征，但要獲取可實用化的定量的懸浮泥沙時空分布數(shù)據(jù)， 懸浮泥沙遙感定量反演模式的定標和驗證需要現(xiàn)場同步監(jiān)測的懸浮泥沙數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的泥沙 觀測方法為利用測量儀器(例如OBQ進行現(xiàn)場單點或走航測量。由于監(jiān)測費用昂貴，往往 現(xiàn)場僅布置少數(shù)幾個單點(垂線)或斷面，且受氣候環(huán)境影響，無法獲取惡劣氣候，如臺風、 暴雨等條件下的泥沙數(shù)據(jù)。遙測系統(tǒng)可全天候、實時地接收泥沙，這些實測的遙測數(shù)據(jù)為懸 浮泥沙遙感定量反演模式的建立和驗證提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。因此，遙感技術和遙測技 術是獲取懸浮泥沙時空分布信息的有效技術手段。關于懸浮泥沙遙感研究，早在70年代初，Klemas等(1974年)就提出了用遙感數(shù) 據(jù)估算Delaean Bay海灣懸浮泥沙含量的線性統(tǒng)計模型。隨后許多學者提出了不同模式模 擬懸浮泥沙與遙感數(shù)據(jù)的關系。Mumpf等(1989年)在Gordon模型和Gordan大氣校正方 法的基礎上(Gordon等，1975年，1983年)，建立由AVHRR的CH1、CH2資料來獲取中等渾濁 度海灣的懸浮泥沙含量的實用系統(tǒng)；Richard(1995年)，Lira(1997年)以及Ouillon(1998 年)分別利用不同空間分辨率、不同時間分辨率及不同光譜分辨率影像在不同海區(qū)結合工 程和應用需求，通過現(xiàn)場光譜測試及準同步采樣，建立了多種懸浮泥沙遙感統(tǒng)計分析反演 模式；ChuanminHu等(2000年)在墨西哥灣利用^aWiFS數(shù)據(jù)建立區(qū)域性懸浮泥沙遙感數(shù) 據(jù)研究集，由此探索近岸上層水體懸浮泥沙遙感理論及應用模型；Richard(2004年)通過 建立MODIS 250m的波段和懸浮物質的線性關系式，來獲取墨西哥灣北部懸浮物質濃度。在泥沙定量反演算法方面，國外學者提出的模型(Tassn S.，1994年；Bowers D. G. φ, 1998 ^Ξ ；Gerritsen Herman, 2000 ^Ξ ;yos Robert J. φ, 2000 ^ ；Doxaran David 等，2002年；Froidefond Jean-Marie等，2002年)，大多不適合高濃度含沙水體的情況。國 內學者針對高濃度含沙水體具體情況，提出的相應模型，多是在特定季節(jié)和特定區(qū)域建立 起來的?？偟膩碚f，在懸浮泥沙定量計算方法方面，國內外學者提出了一些方法，這些方法 均依賴特定季節(jié)和特定區(qū)域。申請人:申請了一件發(fā)明專利，申請?zhí)枮?009100573445，申請日為2009年6月1 日，專利名稱為=HY-IB衛(wèi)星COCTS的懸浮泥沙濃度計算方法。申請人:申請了另一件發(fā)明專利，申請?zhí)枮?009101994225，申請日為2009年11月 26日，專利名稱為HY-1B衛(wèi)星CZI的懸浮泥沙濃度計算方法。這兩件專利申請都是基于HY-IB衛(wèi)星傳感器的遙感和遙測數(shù)據(jù)相結合來計算得
3到高濃度含沙水體的懸浮泥沙濃度的方法，擺脫了對特定季節(jié)和特定區(qū)域的依賴。雖然比 起國內外其他懸浮泥沙濃度的計算方法均有較大進步，但仍存在缺陷1. HY-IB衛(wèi)星是中國2007年4月發(fā)射的海洋衛(wèi)星，2007年4月前沒有數(shù)據(jù)。因此 依賴HY-IB衛(wèi)星的計算方法無法得到2007年4月前的研究區(qū)的懸浮泥沙濃度時空變化。2.懸浮泥沙濃度是隨著時間變化的。HY-IB衛(wèi)星成像時間是當?shù)貢r間10點30分 左右，時間點單一。3. HY-IB的COCTS傳感器空間分辨率250米，海岸帶成像儀CZI的空間分辨率1100 米，得到的懸浮泥沙細節(jié)信息不夠。因此，業(yè)內存在一種技術需求發(fā)明一種更為有效的高濃度含沙水體的懸浮泥沙 濃度的計算方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高濃度含沙水體的懸浮泥沙濃度的計算方法，使其適合 高泥沙含量水體的懸浮泥沙濃度計算，本發(fā)明的技術方案如下Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，包含如下步驟步驟100，接收Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)；步驟101，數(shù)據(jù)預處理；步驟102，選擇Landsat衛(wèi)星TM、ETM傳感器的第4波段的數(shù)據(jù)或Landsat衛(wèi)星MSS 傳感器的第6波段的數(shù)據(jù)；步驟103，計算高泥沙含量水體的懸浮泥沙濃度，——1——=-0.3388 + 954.7155/5" ￡ + 0.1681其中L為TM4、ETM4和MSS6波段圖像輻射亮度值，S為懸浮泥沙濃度。本發(fā)明的優(yōu)點是1)本發(fā)明是遙感數(shù)據(jù)和遙測數(shù)據(jù)相結合得到懸浮泥沙濃度的方法。2)本發(fā)明的懸浮泥沙濃度計算方法方法更適合利用的Landsat衛(wèi)星傳感器進行 高濃度含沙水體的懸浮泥沙濃度的計算。3)比起實測，使用本發(fā)明方法更快捷、自動化、減少人工。4)本發(fā)明所使用的Landsat衛(wèi)星是美國發(fā)射的地球資源衛(wèi)星，已發(fā)射七顆，是世 界上目前應用最廣泛和應用時間最長的一顆衛(wèi)星(1972年至今)。因其時間序列長，保留了 地球的過去的珍貴的歷史數(shù)據(jù)，對精確計算高懸浮泥沙濃度極為重要。5)懸浮泥沙濃度是隨著時間變化的。Landsat衛(wèi)星成像時間是當?shù)貢r間10點 左右，如果將其與其他已有方法的HY-IB衛(wèi)星結合可以更好地了解懸浮泥沙的時空變化。 (HY-1B衛(wèi)星成像時間是當?shù)貢r間10點30分左右)6)本發(fā)明所使用的Landsat衛(wèi)星MSS、TM、ETM傳感器的空間分辨率分別是80米、 28. 5米和28. 5米，相比較已有的HY-IB衛(wèi)星的空間分辨率(HY-1B衛(wèi)星的COCTS傳感器空 間分辨率250米，海岸帶成像儀CZI的空間分辨率1100米)，Ladsat衛(wèi)星可以得到懸浮泥 沙細節(jié)信息。


下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
的詳細描述，將使本發(fā)明的技術方 案及其他有益效果顯而易見。圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實施例方式為了更進一步了解本發(fā)明的特征，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，然 而所附圖式僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明的保護范圍加以限制。Landsat衛(wèi)星是美國發(fā)射的地球資源衛(wèi)星，已發(fā)射七顆，是世界上目前應用最廣泛 和應用時間最長的一顆衛(wèi)星(1972年至今)。因其時間序列長，保留了地球的過去的珍貴的 歷史數(shù)據(jù)，對精確計算高懸浮泥沙濃度極為重要。該衛(wèi)星上具有多個傳感器，其中MSS(多 光譜掃描儀)是Landsat-1、2、3的傳感器，TM(專題繪圖儀)是Landsat-4、5、6的傳感器， ETM(增強型專題繪圖儀)是Landsat-7的傳感器。本發(fā)明利用Landsat衛(wèi)星上的傳感器傳 輸?shù)男畔⒆鳛楹０稁Ш徒＿b感的理想信息源。如圖1所示，為本發(fā)明的方法流程示意圖步驟100 接收Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包含水文、泥沙、波浪數(shù)據(jù)，至少包含如下之一潮位，每10分一次；流速流 向，每小時一次；水體含沙量，每小時一次；波浪，每3小時或每1小時一次)；水溫，每小時 一次；鹽度，每小時一次；風速和風向，每小時一次；GPS，實時值；大量的這些數(shù)據(jù)和信息是 全天候、實時接收的。步驟101 數(shù)據(jù)預處理。對獲取的Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進行預處理，數(shù)據(jù)預處理的具體步驟包括數(shù)據(jù)的 輻射校正、大氣校正和幾何校正。步驟102 根據(jù)是懸浮泥沙的反射光譜特征選擇Landsat衛(wèi)星TM、ETM傳感器的第 4波段的數(shù)據(jù)或Landsat衛(wèi)星MSS傳感器的第6波段的數(shù)據(jù)。步驟103 計算高泥沙含量水體的懸浮泥沙濃度s (mg/L)
權利要求
1.Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在于，包含如下步驟步驟100，接收Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)；步驟101，數(shù)據(jù)預處理；步驟102，選擇Landsat衛(wèi)星TM、ETM傳感器的第4波段的數(shù)據(jù)或Landsat衛(wèi)星MSS傳 感器的第6波段的數(shù)據(jù)；步驟103，計算高泥沙含量水體的懸浮泥沙濃度，——l-——=-0.3388 + 954.7155/511 + 0.1681其中L為TM4、ETM4和MSS6波段圖像輻射亮度值，S為懸浮泥沙濃度。
2.根據(jù)權利要求1所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該步驟101數(shù)據(jù)預處理的具體方法包括數(shù)據(jù)的輻射校正、大氣校正和幾何校正。
3.根據(jù)權利要求1所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)包含至少如下之一水文數(shù)據(jù)、泥沙數(shù)據(jù)、波浪數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該水文數(shù)據(jù)包含至少如下之一潮位、流速和流向。
5.根據(jù)權利要求3所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該泥沙數(shù)據(jù)包含水體含沙量。
6.根據(jù)權利要求3所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該波浪數(shù)據(jù)包含至少如下之一波浪、水溫、鹽度。
7.根據(jù)權利要求1所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)包含至少如下之一風速、風向和GPS值。
8.根據(jù)權利要求1所述的Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，其特征在 于，該步驟102，選擇Landsat衛(wèi)星TM、ETM傳感器的第4波段的數(shù)據(jù)或Landsat衛(wèi)星MSS傳 感器的第6波段的數(shù)據(jù)的選擇依據(jù)是懸浮泥沙的反射光譜特征。
全文摘要
本發(fā)明揭露了Landsat衛(wèi)星傳感器的高懸浮泥沙濃度計算方法，屬于海洋水色遙感技術領域，擺脫了對特定季節(jié)和特定區(qū)域的依賴，計算結果準確，方法包含如下步驟接收Landsat衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)預處理；選擇Landsat衛(wèi)星TM、ETM傳感器的第4波段的數(shù)據(jù)或Landsat衛(wèi)星MSS傳感器的第6波段的數(shù)據(jù)；計算高泥沙含量水體的懸浮泥沙濃度；其中L為TM4、ETM4和MSS6波段圖像輻射亮度值，S為懸浮泥沙濃度(mg/L)。
文檔編號G01N15/06GK102109456SQ20101056622
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者馮永玖, 劉瑜, 張琨, 李陽東, 郭永飛, 韓震 申請人:上海海洋大學