基于半分析模型的波段最优化组合反演混浊太湖水体叶绿素a

内陆水体叶绿素a浓度定量反演是水质遥感的热点与难点.本文基于对内陆水体叶绿素a、悬浮物、溶解有机物与水分子的光谱特征分析,从半分析生物光学模型出发,利用太湖实测的水面ASD高光谱遥感数据三波段组合,进行迭代优化,得到与叶绿素浓度密切相关而受悬浮物与黄色物质影响小的最优波段组合模型,反演精度较高,其决定系数和均方根误差分别为0.8358、3.816mg/m^3,该方法可以有效地反演高浓度悬浮物主导光学特性的水体叶绿素a浓度.

基于半分析模型的新庙泡叶绿素a浓度反演研究

叶绿素a（Chl-a）含量是反映水体水质的重要参数之一,利用遥感技术监测其浓度具有众多优势.本研究利用2004年5-9月的吉林省新庙泡实测高光谱数据和实验室分析数据,建立了基于三波段的Chl-a浓度反演模型.该模型基于水体叶绿素a、悬浮物、溶解有机物、纯水的生物光学特性分析,优化组合了3个特征波长.结果表明用该方法建立的模型具有一定的物理基础,反演精度较高,其决定系数和均方根误差分别为0.8758、4.98μg.L^-1,适合于内陆水体Chl-a含量的定量提取.

基于半分析模型的叶绿素a浓度估算

为监测江苏省常熟市昆承湖的水质状况,以2009年5月在湖区实测的ASD高光谱遥感数据和实验室的分析数据为依据,采用三波段半分析模型估算叶绿素a的浓度。结果表明,三波段法比归一化实测光谱波段比法、实测光谱一阶微分法的估算精度更高。三波段法通过分析叶绿素a、悬浮物、黄色物质、纯水的固有光学特性,优化这三个特征波段的位置组合,能够提高叶绿素a浓度的估算精度。

基于半分析模型的高光谱遥感水深探测方法

海岸带浅水和底质的成分复杂且分布不均,使遥感水深探测面临很大挑战。尝试通过利用Hydrolight仿真建立的遥感反射率半分析模型来解决这个问题。采用英属维尔京群岛彼得岛的高光谱影像,应用非线性优化的方法提取了水下地形。从反演水深和海图标注水深拟合的趋势线斜率为0.9392,决定系数为0.8258。试验结果证明,使用定标好的高光谱影像进行海岸带地区快速水深探测是可行的。

基于半分析模型的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演

悬浮泥沙浓度是海洋质量和环境评价的重要参数之一,遥感技术可以实现对海洋水色要素基础信息实时、连续、大范围监测,是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段。然而,现今并没有一个通用的模型可以实现对所有复杂水体悬浮泥沙浓度的反演。该文基于野外站点观测、结合研究区水体光谱特性,构建了基于多波段准分析算法(QAA)的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演半分析模型,并利用Landsat TM遥感数据,对研究区悬浮泥沙浓度进行了反演,制作了悬浮泥沙浓度空间分布图。研究结果显示,该文构建的半分析模型与前人研究的经验统计模型相比,具有更高的精度和普适性,相对误差达到18.28%;研究区的悬浮泥沙浓度整体较低,平均泥沙浓度为27mg/L,且呈现近海大于远海、南部海域大于北部海域的规律。

基于半分析模型的太湖春季水体漫衰减系数K_d(490)估算及其遥感反演

漫衰减系数是水体重要的光学参数,是水生态系统的重要影响因素.利用2009年4月和2010年5月太湖实测数据,基于光学闭合原理,首先求解出490 nm处水体总的吸收系数[a(490)]和后向散射系数[bb(490)],进而研究了其与模拟的环境一号卫星多光谱数据不同波段遥感反射率之间的关系,在此基础上构建了太湖春季水体Kd(490)反演的半分析模型并将其应用到环境一号卫星影像上进行了太湖春季水体Kd(490)的遥感反演.结果表明,①基于光学闭合原理,可以较为准确地求解出a(490)和bb(490),a(490)实测值与求解值的平均相对误差为17.1%,bb(490)与模拟的环境一号卫星第四波段的遥感反射率具有很好的指数关系;②本研究所构建的模型具有较好的精度和稳定性,利用与卫星影像准同步的地面采样点对模型进行验证,得出模型反演的平均相对误差为21.6%,均方根误差为1.68 m-1;③太湖春季水体Kd(490)具有较强的空间差异性,太湖北部和东太湖大部分区域为Kd(490)的低值区,太湖西部和南部为Kd(490)的高值区,而太湖中部大部分区域介于两者之间.

基于半分析模型的滇池藻蓝蛋白浓度反演

藻蓝蛋白色素(phycocyanin,PC)存在于蓝藻中,由于这种色素在620 nm处有较强的吸收,可以用来作为检测蓝藻含量的指标.利用2009年9月19～20日在滇池实地采样获得的实测光谱数据和水质参数数据,结合前人提出的半分析嵌套模型,建立了适用于滇池的藻蓝蛋白色素浓度反演的半分析模型;建立了620 nm波长处的藻蓝蛋白比吸收系数[aP*C(620)]和620nm波段的藻蓝蛋白色素吸收系数[aPC(620)]之间的经验关系,降低了Simis模型中620 nm处藻蓝蛋白色素比吸收系数易变性的影响.利用2009年12月1日的实测光谱数据和水质参数数据对本研究建立的半分析模型进行验证,结果表明本研究提出的半分析算法能较好地反演滇池藻蓝蛋白色素的浓度,藻蓝蛋白浓度反演值的平均相对误差为21.63%;对模型误差进行分析后发现,由于季节差异导致的不同生长期的蓝藻细胞内色素浓度和组分的变化是造成误差的主要原因.

太阳电池阵组合基板模态参数分析的半解析模型

基于分布参数系统传递函数方法的基本理论,针对空间结构太阳电池阵的特殊结构形式,通过将太阳电池阵基板划分为条形单元,将基板间连接铰链副简化为均匀梁单元,并利用条形单元与梁单元公共结点间位移连续与力平衡条件,建立了空间结构太阳电池阵动力学特性分析的半解析计算模型。得到了太阳电池阵单块基板和多块组合基板的模态参数计算值,并将其计算结果与有限元结果进行了比较。

一种改进的半分析模型的高光谱遥感水深反演方法

利用高光谱遥感的浅海水深反演由于具有成本低、精度高等特点,近年来已经逐步发展成为一种探测水柱参数的可靠方法。半分析模型是一种应用广泛的高光谱遥感浅海水深反演模型,MILEBI (maximum likelihood estimation including environmental noise and bottom intra-class variability)方法为基于半分析模型的一种反演方法。鉴于水深增加时MILEBI会出现水深被高估的问题,本文提出一种改进的半分析模型的水深反演方法。本方法通过增设关于深度的先验分布,然后在MILEBI方法的损失函数中加入正则化项构成新的目标函数,使深度值对水面下反射率影响力增大,从而提高水深反演精度。本文运用了真实数据集和模拟数据集进行实验,实验结果表明:在15—20 m的深度范围内,MILEBI方法的平均绝对误差约为4.27 m,而改进后方法的平均绝对误差约为2.27 m,提高了反演精度。

超高层建筑束筒结构受确定性动力作用的三维半解析分析模型研究

文章建立了超高层建筑束筒结构与其基础、地基共同工作的三维半解析分析模型,也就是将超高层建筑束筒结构等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上的具有连续分布质量特性的加劲薄壁筒组合体。文献中的算例结果表明:模型的简化是合理的、可行的。并总结出了一些切合实际且很有意义的结论,从而为超高层建筑束筒结构的整体分析计算提供了一种可行的分析方法。

基于半分析算法的太湖水质参数多光谱遥感反演

半分析算法基于固有光学特性数据,具有明确的物理意义,能同时反演多种水质参数,是水质遥感反演的趋势。基于太湖实测的吸收系数与后向散射系数数据与Landsat/TM数据,利用Gordon半分析模型,对叶绿素a、悬浮物与黄色物质进行了同步反演,并探讨了半分析算法适用于内陆水体多光谱遥感数据的潜力。多水质参数同步反演方法为水环境综合分析提供了有利的技术手段。

考虑地基变形时超高层建筑束筒结构的半解析自由振动分析

该文建立了超高层建筑束筒结构与其基础、地基共同工作的具有连续分布质量特性的三维半解析自由振动分析模型,也就是将超高层建筑束筒结构等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上的具有连续分布质量特性的加劲薄壁筒组合体,然后选取适当的节线对其进行划分,并用定义在这些节线上的形变未知函数作为广义坐标,把超高层建筑束筒结构的自由振动问题,运用能量原理转化为这些未知函数的常微分方程组的特征值问题,再利用高质高效的常微分方程求解器进行求解。算例结果表明:模型的简化是合理的、可行的。并总结出了几点有工程参考价值的结论,从而为超高层建筑束筒结构考虑地基、基础以及上部结构的整体动力分析提供了一种新的分析方法。

浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度遥感反演(Ⅰ):模型的选择

受高浓度悬浮物的影响,浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度高精度定量反演一直是研究难点之一.利用2004年到2010年太湖4次实测光谱数据和水质参数,分别建立了两波段、三波段、改进三波段及四波段的叶绿素a估算模型;选择最优模型,利用巢湖2009年的实测数据进行独立验证.结果表明,四波段模型最适合高浑浊水体,线性相关性较好,决定系数R2在0.57～0.95之间,反演精度较高,RMSE在2.39～6.74μg/L之间.

微穿孔平板式空间吸声体的理论分析

对微穿孔平板式空间吸声体的吸声特性进行了理论预计,其中运用了半厚度模型分析和四端网络计算方法。计算结果与混响室实测数据符合较好。文中根据预测结果,分析了影响微穿孔平板式空间吸声体吸声性能的诸项主要因素,可为设计应用提供指南。

太湖、巢湖水体总悬浮物浓度半分析反演模型构建及其适用性评价

总悬浮物浓度是水体重要的水质参数.本研究利用太湖春季、秋季和巢湖夏季多期野外实测数据,通过对生物光学模型进行合理的简化构建适用于太湖、巢湖水体总悬浮物浓度反演的半分析模型,并将该模型应用于MERIS和环境一号卫星高光谱卫星影像上以验证该方法的适用性.结果表明:①针对太湖和巢湖水体,总悬浮物浓度最优反演波段范围为730～832nm(氧气吸收带除外);②针对MERIS数据,波段10(中心波长754 nm)和波段12(中心波长779 nm)均适用于太湖总悬浮物浓度反演,而波段11(中心波长761 nm)由于氧气吸收带的影响不适用于总悬浮物浓度反演;③针对太湖MERIS数据,模型反演结果的相对误差基本上呈现出随距离卫星过境时间增大而逐渐增加的趋势,在卫星过境时间正负3 h内测量的样点,模型反演结果的相对误差均在50%以内,而时间差超过3 h,相对误差则逐渐增大到50%以上;④环境一号卫星高光谱数据17个波段(B83～B99)均能够对巢湖总悬浮物浓度进行较好的反演,其反演效果要好于MERIS数据在太湖的反演结果.

联合高分一号和哨兵二号的内陆河流叶绿素a浓度反演

水体中的叶绿素a(Chl-a)浓度是反映水体富营养化的重要指标,针对Landsat数据反演内陆河流Chl-a浓度分辨率低的问题,联合高分一号和哨兵二号遥感影像,以浙江省湖州市吴兴区环城河为研究区域,选取2020年5—9月实测Chl-a浓度和对应日期的遥感影像为数据源,结合半分析模型和APPEL(APProach by Elimination)模型,反演内陆河流Chl-a浓度。通过预处理提取各波段的反射率与实测Chl-a浓度值,对其进行相关性分析,选取80%的实测Chl-a浓度数据与适宜的波段组合为特征变量建立半分析模型,并以对应波段反射率为特征变量建立APPEL模型,利用剩余20%的数据验证半分析模型和APPEL模型反演精度。结果表明,半分析模型反演Chl-a浓度的决定系数(R2)最高达0.66,比APPEL模型高0.50,反演效果优于APPEL模型,更适用于反演小范围流域的Chl-a浓度,而APPEL模型适用于反演大面积流域的Chl-a浓度。

鄱阳湖浑浊水体后向散射系数模拟及校正研究

湖泊水体后向散射系数是水色遥感反演模型的重要参数,浑浊2类水体的后向散射特性影响因素较多,相对其他固有光学参数其测量难度大.以鄱阳湖为例,对湖区水体进行野外光学测量,采用半分析模型方法模拟后向散射系数,从而得到本地化的后向散射概率,实现水体后向散射系数的精确校正.研究结果表明:鄱阳湖水体后向散射概率随着波长的变化而改变,呈显著的2次函数关系;鄱阳湖总悬浮颗粒物浓度<50 mg·L-1的中低浑浊水体420、442、470、510、590和700 nm的后向散射概率分别为0. 007 0、0. 012 6、0. 013 9、0. 016 9、0. 023 8、0. 026 9,均值为0. 016 9,标准偏差为0. 008 0;总悬浮颗粒物浓度≥50 mg·L-1的高浑浊水体,在绿光至红光波长的后向散射概率较为稳定,与中低浑浊水体后向散射概率一致;而紫光至蓝光波段不稳定,此段范围是高浑浊和中低浑浊水体的后向散射概率调整的关键波段,420、442 nm的后向散射概率分别调整为0. 006 1和0. 010 2.研究结果可为湖泊浑浊水体后向散射系数精确校正提供研究思路、方法和数据支持.

南海珊瑚礁光学浅水海域多光谱遥感水深反演

海洋水深信息对研究珊瑚礁海域资源与环境具有重要作用。南海珊瑚礁海域测深数据受多种条件限制施测困难,在时间与空间方面数量非常有限。文章针对南海岛礁海域以I类水体为主导的海水光学特性,以南沙群岛库归沙洲海域为例,使用Sentinel-2多光谱卫星遥感影像和同期过境的MODIS卫星数据,构建底质光谱,采用半分析半经验模型计算海水表面遥感反射率与海水叶绿素浓度,通过对数比值模型进行该地区光学浅水海域遥感水深反演分析,并进一步通过多时相反演水深融合提升精度。经与多波束实测水深数据验证,研究区域反演水深总体均方根误差和平均相对误差分别为2.68 m和9.99%。该方法通过叶绿素浓度推演部分海水光学特性,可以从多光谱卫星影像中快速获取南海岛礁光学浅水海域初步水深信息,供相关海洋领域分析与应用。

基于Landsat-8陆地成像仪与Sentinel-2多光谱成像仪传感器的香港近海海域叶绿素a浓度遥感反演

为验证Landsat-8陆地成像仪(operational land imager,OLI)遥感数据与Sentinel-2多光谱成像仪(multispectral imager,MSI)遥感数据监测近海海域叶绿素a浓度可行性,以其为数据源,香港近海海域为研究区域,以半分析模型为方法,挑选与监测点实测叶绿素a浓度采集时间一致且遥感影像云覆盖率小于10%影像清晰的两类遥感影像。对两类遥感影像分别选取2/3的遥感影像数据经预处理后提取其对应实测日期监测点位置遥感反射率进行相关性分析,得到相关性最高的反演因子进行建模,并且利用剩下的1/3数据对其反演回复回归模型进行精度检验,其结果与OCx Ocean Chlorophyll X模型反演结果进行对比效果显著。基于Landsat-8遥感数据建立的最佳反演回归半分析模型决定系数R^(2)为0.906,略高于基于Sentinel-2遥感数据建立的最佳反演回归半分析模型,其R^(2)为0.801。与此同时证明了就香港近海海域叶绿素a浓度反演两类遥感数据的可行性,且两类数据的反演结果均呈现出香港近海海域内部海域叶绿素a浓度高于外部叶绿素a浓度的现象。

广州流溪河水库叶绿素a遥感反演研究

叶绿素a是衡量水体初级生产力和富营养化程度的一项重要指标。本研究在讨论分析反演水体叶绿素a浓度的半分析生物光学模型理论基础上,利用Landsat TM数据及中巴资源卫星02星CCD相机高分辨率数据,结合实测数据建立广州流溪河水库叶绿素a浓度的波段比值型反演模型。该模型对两个不同监测日期的叶绿素a浓度反演效果较好,拟合系数(R2)分别达到0.860和0.715,均方根误差分别为0.102μg/L和0.198μg/L。反演结果表明,流溪河水库叶绿素a浓度整体较低,均在2.0μg/L以下,空间分布在湖库区较均匀,入库支流玉溪河水域叶绿素a浓度略高于湖库区。