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水深是海岛海岸带浅海区域重要的海洋要素,对于近海海域管理、海域开发、船舶安全航行和海岸工程等具有重要意义。与水深现场测量相比,水深遥感反演具有大范围、同步和高时空分辨率等优势,能够弥补现场测量中的不足,是水深测量的一种重要技术手段。因此开展水深遥感反演相关方面的研究具有重要的意义。 WorldView-2是目前波段数目最多的高空间分辨率卫星,其影像多光谱分辨率为2m,设有8个波段,利用该数据的单波段和波段组合水深遥感反演能力的对比,还没有开展相关的分析;水深遥感反演离不开大气校正,目前的大气校正方法较多,国内外很多学者通常采用简单易行的DOS(Dark Object Subjection)法,也有用FLAASH和模型复杂的6S,对于不同的大气校正方法对水深反演的影响,尚没有开展研究;海图中的水深点是水深遥感反演中回归分析的数据来源,但是并不是控制点数目越多,水深反演的精度越高,相反,盲目的增加控制点个数,还可能导致误差的增加。 本文在国家科技支撑计划项目“远海岛礁地理信息监测关键技术研究与示范(2012BAB16B01-02)”支持下,开展八波段WorldView-2高分辨率遥感影像水深反演研究。在数据预处理,包括遥感影像几何校正、辐亮度转换和低通滤波,以及海图几何校正和水深值潮汐校正的基础上,针对波段数目及组合、大气校正方法和水深点数量对水深反演的影响等三个问题,开展分析研究,主要结果和结论如下: (1)分析了波段数目及组合对水深反演的影响,通过开展255种单波段及波段组合水深反演实验,得出如下结果:双波段、三波段、四波段、五波段和六波段五种组合方式中,精度优于单波段,而七波段和八波段两种组合方式中,精度低于单波段。所以,多波段水深反演一般要比单波段水深反演精度高,但并不是波段数目越多越好。因此,水深反演要根据情况,合理的选择波段数目及组合。 (2)开展了大气校正对水深反演的影响分析,发现:6S大气校正对应的水深反演精度最高,三波段至八波段六种组合方式中,平均相对误差均为12~13%之间,其中精度最高的是七波段组合,平均相对误差为12.16%,而且对应的波段组合中,海岸、蓝、绿和红波段出现的频率较高;其次是FLAASH大气校正对应的水深反演结果,精度较高的是三波段组合,平均相对误差为19.28%; DOS大气校正对应的水深反演结果相对较差,其中反演精度较高的是四波段组合,平均相对误差为25.17%,而且,相比DOS而言,FLAASH大气校正对应的水深反演结果中,蓝光和黄光出现的次数较多。 (3)本文开展了以9为步长的9-134个控制点,共计15种方案的控制点加密试验,分析水深控制点的数量对水深遥感反演的精度影响,发现:控制点的个数对水深反演结果影响较大,平均相对误差最大值为102.95%,对应的控制点个数为9,最小值为12.05%,对应的控制点个数为63。当控制点数量为18至134的14种方案中,平均相对误差在12-15%之间,最大值与最小值之差为3.65%。因此,当控制点数目增加到一定程度时,水深反演的精度只有有限的增加。