动态峰反演叶绿素a浓度：提高遥感反演精度的方法

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"叶绿素a浓度的动态峰反演方法是针对内陆水体富营养化程度监测的一种科学方法。该方法关注的是叶绿素a在水体中的浓度变化对其光学特性的影响，特别是701nm反射峰的‘红移’现象。传统的遥感反演算法通常基于固定的波段位置，但这种方法可能因叶绿素a浓度变化导致的谱段位移而产生误差。文章由吴传庆、杨志峰等作者在2009年的《湖泊科学》上发表，提出了动态峰反演的概念，旨在提高反演精度。在该研究中，学者们通过分析不同叶绿素a浓度水样的光谱曲线，发现利用反射峰范围的最大值和吸收谷范围的最小值来构建模型，而非依赖于固定的波长位置，可以更准确地反演出叶绿素a的浓度。这种方法考虑了叶绿素a浓度变化对特征谱段的影响，从而提高了反演的准确性，对于水体富营养化程度的监测和环境管理具有重要意义。关键词: 叶绿素a、反演、动态峰，表明这篇论文主要探讨的是叶绿素a浓度的遥感探测技术，特别是如何通过动态调整波段参数以适应叶绿素a浓度变化，从而提升反演结果的精确性。这一研究成果对于环境科学研究，特别是水环境监测和遥感技术应用领域有着深远的理论和实践价值。"

. Lake Sc

.(湖泊科学), 2009, 21(2): 223-227

http://www.jlakes.org. E-mail: jlakes@niglas.ac.cn

叶绿素 a 浓度的动态峰反演方法

吴传庆

1,2

, 杨志峰

, 王桥

, 刘晓曼

, 万华伟

, 王昌佐

, 厉青

(1: 北京师范大学环境学院, 北京 100875)

(2: 环境保护部环境卫星中心筹备办公室, 北京 100029)

摘要: 叶绿素 a 是影响内陆水体光学特性的主要水色要素之一. 作为反映水体富营养化程度的重要参数指标, 国内外学者发展

了大量的算法和模型进行水体中叶绿素 a 浓度的遥感反演. 这些算法均使用固定的波段位置. 叶绿素 a 的特征谱段随着其浓度

的变化存在一定的位移, 尤其是 701nm 反射峰, 其存在着明显的“红移”现象, 因此使用固定波段势必带来一定的误差. 通过

对不同叶绿素 a 浓度水样的光谱曲线分析, 提出动态峰反演叶绿素 a 浓度的方法. 使用反射峰范围最大值和吸收谷范围最小

值, 而不是固定波长位置进行建模, 以求获得更高的反演精度.

关键词: 叶绿素 a; 反演; 动态峰

A reverse method of chlorophyll-a based on dynamic apex

WU Chuanqing

1,2

, YANG Zhifeng

, WANG Qiao

, LIU Xiaoman

, WAN Huawei

, WANG Changzuo

& LI

Qing

(1: School of Environmental Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, P. R . C h i n a )

(2: Environmental Satellite Center Preparing Office, Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, Beijing

100029, P. R . C h i n a )

Abstract: Chlorophyll-a is one of the main water color elements which affect inland water optical properties, and it is the important

parameter reflecting water eutrophic level. In the recent years, many methods and models are developed to retrieve Chl.a

concentration. These methods or models all uses immobile bands. However, characteristic bands of chlorophyll-a move with the

concentration changes. Especially, phenomenon of red-shift effect occurs obviously at 701nm reflective peak. As a result, using

immobile bands to retrieve Chl.a concentration must bring some errors. In order to obtain higher precision, author in this article

analyzed water spectra with different Chl.a concentrations and brings forward a new method of using dynamic apex to retrieve the

Chl.a concentrations.

Keywords: Chlorophyll-a; retrival; dynamic apex

随着遥感技术的发展和对水质参数光谱特征认识的不断深入, 以及反演算法的不断改进, 内陆水质

遥感取得了长足的进步

[1]

. 叶绿素 a、悬浮物和黄色物质是影响内陆水体光学特性最主要的水色要素

[2]

其中的叶绿素 a 是反映水体富营养化程度的一个重要的参数指标, 因此也成为内陆水质遥感的监测重点.

几十年来, 国内外学者发展了大量的算法和模型进行水体中叶绿素 a 浓度的遥感反演, 通常可分为3 种算

法: (1)经验模型, (2)半分析模型, (3)机理模型

[3]

. 这些算法在波段的使用上有一个共同的特点——波段位

置固定. 而叶绿素 a 浓度变化会引起水体特征波段的“漂移”, 这一现象已被很多学者在光谱研究中所发

现: 如水体中叶绿素含量显著升高, 导致水体光谱蓝、红光反射率降低; 含藻类水体的近红外波段具有明

显的植被特征“陡坡效应”, 荧光峰位置向长波方向移动

[4-8]

. 本文作者也在不同叶绿素 a 浓度水体获取

* 国家自然科学基金项目(40671134)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-SW-350)联合资助. 2008-11-03 收

稿; 2008-12-04 收修改稿. 吴传庆, 男, 1977 年生, 博士, 工程师; E-mail: cqwu317@sina.com.

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