水深是海岸带、海岛等浅海区域重要的海洋要素,并且也是海洋测绘的主要内容之一,无论是港口、码头、航道、锚地等建设,还是船舶安全航行、海洋科学研究、海洋工程建设、海洋环境评价等,都需要水深资料作为基础保障。与传统的侧扫声纳和多波束等测量方法相比,水深遥感测量方法具有快速、大范围、准同步和高空间分辨率测量的优点,能够弥补测量船只无法直接到达的如珊瑚礁密集和有争议等海区水深数据的不足,是水深测量的一种间接手段,也是一种新的技术方法,为水深探测创造了一条新的路径。本文以海南岛陵水湾周边浅水水域的二类水体和远海一岛屿德奎岛周边浅水水域的一类水体为研究区域,应用高分辨率WorldView-2八波段的多光谱影像和四波段的立体像对影像,中分辨率Landsat-8的多波段卫星影像和海图数据,分别对卫星图像进行水陆边界分离和海图数据潮汐改正等预处理,接着分别进行了波段比值、双波段组合及多波段组合等线性模型和指数、对数、二次多项式及幂指数等数学形式的非线性模型的拟合,利用这些基础模型分别开展了传统全局水深遥感反演方法和地理自适应水深遥感反演方法的研究,反演出了30 m以内的水深值。研究结果表明:(1)通过中分辨率卫星影像根据归一化水体指数算法可以快速有效地提取出水陆边界线,并且通过拉普拉斯算子边缘增强处理更加地突出了陆地和水体的边界。(2)在相关性分析中,绿光波段与水深控制点的相关性最高,并且通过波段比值运算更加提高了相关性。说明综合了两个波段的水体光谱信息,消除或减弱了因水体性质和底质类型差异而造成的影响。(3)无论是一类水体还是二类水体,传统全局水深遥感反演方法反演的水深平均绝对误差和标准误差都很大,说明在表达真实的水深信息时有一定的困难。(4)地理自适应水深遥感反演方法,在不同的水深范围内拟合的基础模型参数和影像源的波段组合是自适应变化的,反演的水深精度有了很大的提高。(5)从总体上看,地理自适应方法反演的水深精度得到大幅提高,误差达到1.2 m以下。说明通过细分研究区域为多个小单元有效地缓和了传统全局模型在底质和水体性质空间不均匀性的问题,对于测量船无法到达和有争议的浅水水域,利用遥感测量方法进行水深提取会是一种可行的途径。(6)在水深遥感反演结果的验证精度是相对于海图而言的,因为海图在绘制过程中也有一定的误差范围,说明反演的水深相对于实际的水深误差会相对有所增大。但是在水深遥感反演中还存在着以下几个问题,有待进一步改善或解决。(1)虽然假设不同时间获得的遥感影像在同一个研究区域中水体性质和底质类型没有很大的变化,但是时间的不同步仍然会对水深反演带来误差。(2)在数据预处理过程中,由于无法获取影像成像时的大气参数、海面状况参数和水体的相关参数等,造成FLAASH大气校正时一些参数缺省或选择近似值,从而造成误差。(3)在一个区域中拟合的水深遥感反演模型,在其他不同研究区域的移植性还有待继续发展。综上所述,本文提出的改善化的地理自适应水深遥感反演方法在一定程度上解决了多光谱水深遥感反演中存在的水体性质和底质类型差异的问题,很大程度地提高了水深反演的精度,为多光谱水深遥感技术的推广和应用提供了支撑。但是,目前多光谱水深遥感在更深的水深反演中还存在着一定的缺陷,反演的深度达不到实测的深度,对模型的优化还有待进一步的改善。