多光谱水深反演模型推广至无实测数据海域的可行性探讨——以北岛和甘泉岛为例

为了探究水质相同或相近前提下将多光谱水深反演模型推广至无实测数据海域的可行性,利用WorldView-2影像、GeoEye-1影像及相应实测水深数据于南海北岛海域、甘泉岛海域开展研究,在北岛海域提取3组样本数据,在甘泉岛海域提取1组样本数据。其中,利用北岛A组样本构建Stumpf比值模型、Lyzenga对数线性模型、比值统计模型,利用北岛B组、C组样本验证水深模型的反演精度。结果显示:各模型在海底类型相似的B组海域的验证精度较高,相关系数(r)、均方根误差(root mean squared error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)值依次仅约为0.9、1.1、0.9 m;在海底差异较大的C组区域,反演精度明显变差,r值低于0.7,RMSE、MAE值分别增加至2.2 m、1.6 m以上。此外,还将北岛A组样本的Stumpf比值模型推广至海底类型相似的甘泉岛海域,反演精度介于B组、C组精度之间,验证样本的r、RMSE、MAE值依次为0.821、1.961 m、1.420 m。研究结果表明:水质相同或相近前提下,海底类型极大地影响水深模型的反演精度;在海底类型相同或相似的海域,水深反演模型的推广可行性更高。

基于多项式回归模型的岛礁遥感浅海水深反演

Lyzenga’s模型由于简单有效得到广泛应用,但是模型易欠拟合导致精度不高。本文提出了一种基于Lyzenga’s模型的改进模型,通过增加多项式次数的方法,扩大模型特征维度,使得反演模型正确拟合,从而提高反演精度。基于WorldView-2遥感影像和0~30m实测水深数据反演岛礁周围浅水水深,使用10折交叉验证和模型残差分析两种方法验证了改进模型的有效性和鲁棒性。结果表明,改进模型精度更高,在多项式次数为3时,模型最优。最后,根据改进模型反演得到的水深建立岛礁水下地形模型,能够直观、丰富地表达岛礁礁盘的微地形信息。