近日,中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室(LTO)唐世林團隊在光學淺水水深遙感反演研究方面取得新進展,實現(xiàn)了無現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)情況下近岸淺水區(qū)超高空間分辨率(米級)遙感水深探測。相關研究發(fā)表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。助理研究員劉永明為該論文第一作者,研究員唐世林為通訊作者,合作者還包括中山大學教授鄧孺孺、LTO博士研究生黃宇業(yè)、副研究員葉海彬、副研究員許占堂和南方科技大學博士曾凱。
水下地形探測是人類開發(fā)利用海洋的重要基礎工作。劉永明等人(2021)前期的研究初步構建了降尺度水深遙感反演模型(DBMA),能夠在無實測水深數(shù)據(jù)輔助的情境下實現(xiàn)光學淺水水深信息的遙感反演,模型在中國南海部分光學淺水區(qū)域得到了驗證 (http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202108/t20210825_6169013.html)。然而,受超高空間分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)成本高、水深優(yōu)化反演模型最大探測深度不明確和耦合模型誤差傳遞問題的影響,DBMA模型在全球尺度上地形信息提取的推廣應用受到約束。
本研究針對上述問題開展了進一步研究。首先基于Landsat-8衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)提出水深優(yōu)化反演模型的理論最大探測深度計算方法,獲得理論最大光學探測深度,驗證結果表明理論最大探測深度的均方根誤差為3.30 m?;趯崪y數(shù)據(jù)和最大探測深度的結果,獲取了耦合模型誤差傳遞的校正參數(shù),結果表明該組參數(shù)能夠顯著提升水深反演精度。最后在最大探測深度約束和校正系數(shù)的基礎上,使用Landsat-8和Google Earth提供的超高空間分辨率RGB(Red-green-blue)影像圖片構建了DBMA-RGB,并在全球16個不同光學淺水區(qū)域進行了對比驗證,結果表明水深反演精度值與ICESAT-2定標的統(tǒng)計模型相近。該研究有助于研發(fā)全球光學淺水超高空間分辨率水深產(chǎn)品。
本研究得到了國家自然科學基金項目(Nos. 41876207,42076190)、海南省科技專項(No. ZDYF2020174)和廣州市基金(No. 2023A04J0204)的資助。
相關論文信息:Liu, Y., Tang, S.*, Deng, R., Huang, Y., Ye, H., Xu, Z., & Zeng, K. (2023). Mapping Ultrahigh-Spatial-Resolution Bathymetry for a Wide Range of Coastal Optically Shallow Waters Without In Situ Bathymetric Data. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 61, 1-16.
文章鏈接:https://ieeexplore.ieee.org/document/10254233
圖 1 全球16個光學淺水研究區(qū)域的分布圖
圖 2 全球16個研究區(qū)域的局部水深分布。其中L8對應基于Landsat-8反演的30 m空間分辨率圖。RGB對應基于Google Earth的米級空間分辨率水深反演圖。全球16個光學淺水區(qū)名稱:(a) Isla Magueyes. (b) Polynesia. (c) Oahu . (d) Lizard.(e) Okinawa-Jima. (f) Xisha . (g) Lingshui. (h) Luhuitou. (i) Medhufushi. (j) Port Louis. (k) MinaSalman. (l) Beira. (m) Farasan . (n) Suez. (o) Mulroy. (p) Recife.
新聞鏈接:http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202310/t20231016_6902732.html
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