专利名称：Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法
技术领域：
本发明涉及海洋水色遥感技术领域，尤其涉及一种基于遥感和遥测数据相结合得 到的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法。
背景技术：
悬浮泥沙含量时空分布是分析河口海岸冲淤变化、估算河流入海物质通量、研究 海洋沉积速率和海洋环境的重要参数。遥感技术具有宏观、动态、同步、快速等优势，它可获 得大范围的悬浮泥沙时空分布特征，但要获取可实用化的定量的悬浮泥沙时空分布数据， 悬浮泥沙遥感定量反演模式的定标和验证需要现场同步监测的悬浮泥沙数据。传统的泥沙 观测方法为利用测量仪器(例如OBQ进行现场单点或走航测量。由于监测费用昂贵，往往 现场仅布置少数几个单点(垂线)或断面，且受气候环境影响，无法获取恶劣气候，如台风、 暴雨等条件下的泥沙数据。遥测系统可全天候、实时地接收泥沙，这些实测的遥测数据为悬 浮泥沙遥感定量反演模式的建立和验证提供了可靠的数据保证。因此，遥感技术和遥测技 术是获取悬浮泥沙时空分布信息的有效技术手段。关于悬浮泥沙遥感研究，早在70年代初，Klemas等(1974年)就提出了用遥感数 据估算Delaean Bay海湾悬浮泥沙含量的线性统计模型。随后许多学者提出了不同模式模 拟悬浮泥沙与遥感数据的关系。Mumpf等(1989年)在Gordon模型和Gordan大气校正方 法的基础上(Gordon等，1975年，1983年)，建立由AVHRR的CH1、CH2资料来获取中等浑浊 度海湾的悬浮泥沙含量的实用系统；Richard(1995年)，Lira(1997年)以及Ouillon(1998 年)分别利用不同空间分辨率、不同时间分辨率及不同光谱分辨率影像在不同海区结合工 程和应用需求，通过现场光谱测试及准同步采样，建立了多种悬浮泥沙遥感统计分析反演 模式；ChuanminHu等(2000年)在墨西哥湾利用^aWiFS数据建立区域性悬浮泥沙遥感数 据研究集，由此探索近岸上层水体悬浮泥沙遥感理论及应用模型；Richard(2004年)通过 建立MODIS 250m的波段和悬浮物质的线性关系式，来获取墨西哥湾北部悬浮物质浓度。在泥沙定量反演算法方面，国外学者提出的模型(Tassn S.，1994年；Bowers D. G. φ, 1998 ^Ξ ；Gerritsen Herman, 2000 ^Ξ ;yos Robert J. φ, 2000 ^ ；Doxaran David 等，2002年；Froidefond Jean-Marie等，2002年)，大多不适合高浓度含沙水体的情况。国 内学者针对高浓度含沙水体具体情况，提出的相应模型，多是在特定季节和特定区域建立 起来的。总的来说，在悬浮泥沙定量计算方法方面，国内外学者提出了一些方法，这些方法 均依赖特定季节和特定区域。申请人:申请了一件发明专利，申请号为2009100573445，申请日为2009年6月1 日，专利名称为=HY-IB卫星COCTS的悬浮泥沙浓度计算方法。申请人:申请了另一件发明专利，申请号为2009101994225，申请日为2009年11月 26日，专利名称为HY-1B卫星CZI的悬浮泥沙浓度计算方法。这两件专利申请都是基于HY-IB卫星传感器的遥感和遥测数据相结合来计算得
3到高浓度含沙水体的悬浮泥沙浓度的方法，摆脱了对特定季节和特定区域的依赖。虽然比 起国内外其他悬浮泥沙浓度的计算方法均有较大进步，但仍存在缺陷1. HY-IB卫星是中国2007年4月发射的海洋卫星，2007年4月前没有数据。因此 依赖HY-IB卫星的计算方法无法得到2007年4月前的研究区的悬浮泥沙浓度时空变化。2.悬浮泥沙浓度是随着时间变化的。HY-IB卫星成像时间是当地时间10点30分 左右，时间点单一。3. HY-IB的COCTS传感器空间分辨率250米，海岸带成像仪CZI的空间分辨率1100 米，得到的悬浮泥沙细节信息不够。因此，业内存在一种技术需求发明一种更为有效的高浓度含沙水体的悬浮泥沙 浓度的计算方法。

发明内容
本发明的目的是提供一种高浓度含沙水体的悬浮泥沙浓度的计算方法，使其适合 高泥沙含量水体的悬浮泥沙浓度计算，本发明的技术方案如下Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，包含如下步骤步骤100，接收Landsat卫星遥感数据；步骤101，数据预处理；步骤102，选择Landsat卫星TM、ETM传感器的第4波段的数据或Landsat卫星MSS 传感器的第6波段的数据；步骤103，计算高泥沙含量水体的悬浮泥沙浓度，——1——=-0.3388 + 954.7155/5" ￡ + 0.1681其中L为TM4、ETM4和MSS6波段图像辐射亮度值，S为悬浮泥沙浓度。本发明的优点是1)本发明是遥感数据和遥测数据相结合得到悬浮泥沙浓度的方法。2)本发明的悬浮泥沙浓度计算方法方法更适合利用的Landsat卫星传感器进行 高浓度含沙水体的悬浮泥沙浓度的计算。3)比起实测，使用本发明方法更快捷、自动化、减少人工。4)本发明所使用的Landsat卫星是美国发射的地球资源卫星，已发射七颗，是世 界上目前应用最广泛和应用时间最长的一颗卫星(1972年至今)。因其时间序列长，保留了 地球的过去的珍贵的历史数据，对精确计算高悬浮泥沙浓度极为重要。5)悬浮泥沙浓度是随着时间变化的。Landsat卫星成像时间是当地时间10点 左右，如果将其与其他已有方法的HY-IB卫星结合可以更好地了解悬浮泥沙的时空变化。 (HY-1B卫星成像时间是当地时间10点30分左右)6)本发明所使用的Landsat卫星MSS、TM、ETM传感器的空间分辨率分别是80米、 28. 5米和28. 5米，相比较已有的HY-IB卫星的空间分辨率(HY-1B卫星的COCTS传感器空 间分辨率250米，海岸带成像仪CZI的空间分辨率1100米)，Ladsat卫星可以得到悬浮泥 沙细节信息。


下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
的详细描述，将使本发明的技术方 案及其他有益效果显而易见。图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施例方式为了更进一步了解本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然 而所附图式仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。Landsat卫星是美国发射的地球资源卫星，已发射七颗，是世界上目前应用最广泛 和应用时间最长的一颗卫星(1972年至今)。因其时间序列长，保留了地球的过去的珍贵的 历史数据，对精确计算高悬浮泥沙浓度极为重要。该卫星上具有多个传感器，其中MSS(多 光谱扫描仪)是Landsat-1、2、3的传感器，TM(专题绘图仪)是Landsat-4、5、6的传感器， ETM(增强型专题绘图仪)是Landsat-7的传感器。本发明利用Landsat卫星上的传感器传 输的信息作为海岸带和近海遥感的理想信息源。如图1所示，为本发明的方法流程示意图步骤100 接收Landsat卫星遥感数据。数据包含水文、泥沙、波浪数据，至少包含如下之一潮位，每10分一次；流速流 向，每小时一次；水体含沙量，每小时一次；波浪，每3小时或每1小时一次)；水温，每小时 一次；盐度，每小时一次；风速和风向，每小时一次；GPS，实时值；大量的这些数据和信息是 全天候、实时接收的。步骤101 数据预处理。对获取的Landsat卫星遥感数据进行预处理，数据预处理的具体步骤包括数据的 辐射校正、大气校正和几何校正。步骤102 根据是悬浮泥沙的反射光谱特征选择Landsat卫星TM、ETM传感器的第 4波段的数据或Landsat卫星MSS传感器的第6波段的数据。步骤103 计算高泥沙含量水体的悬浮泥沙浓度s (mg/L)
权利要求
1.Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在于，包含如下步骤步骤100，接收Landsat卫星遥感数据；步骤101，数据预处理；步骤102，选择Landsat卫星TM、ETM传感器的第4波段的数据或Landsat卫星MSS传 感器的第6波段的数据；步骤103，计算高泥沙含量水体的悬浮泥沙浓度，——l-——=-0.3388 + 954.7155/511 + 0.1681其中L为TM4、ETM4和MSS6波段图像辐射亮度值，S为悬浮泥沙浓度。
2.根据权利要求1所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该步骤101数据预处理的具体方法包括数据的辐射校正、大气校正和几何校正。
3.根据权利要求1所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该Landsat卫星遥感数据包含至少如下之一水文数据、泥沙数据、波浪数据。
4.根据权利要求3所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该水文数据包含至少如下之一潮位、流速和流向。
5.根据权利要求3所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该泥沙数据包含水体含沙量。
6.根据权利要求3所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该波浪数据包含至少如下之一波浪、水温、盐度。
7.根据权利要求1所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该Landsat卫星遥感数据包含至少如下之一风速、风向和GPS值。
8.根据权利要求1所述的Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，其特征在 于，该步骤102，选择Landsat卫星TM、ETM传感器的第4波段的数据或Landsat卫星MSS传 感器的第6波段的数据的选择依据是悬浮泥沙的反射光谱特征。
全文摘要
本发明揭露了Landsat卫星传感器的高悬浮泥沙浓度计算方法，属于海洋水色遥感技术领域，摆脱了对特定季节和特定区域的依赖，计算结果准确，方法包含如下步骤接收Landsat卫星遥感数据；数据预处理；选择Landsat卫星TM、ETM传感器的第4波段的数据或Landsat卫星MSS传感器的第6波段的数据；计算高泥沙含量水体的悬浮泥沙浓度；其中L为TM4、ETM4和MSS6波段图像辐射亮度值，S为悬浮泥沙浓度(mg/L)。
文档编号G01N15/06GK102109456SQ20101056622
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者冯永玖, 刘瑜, 张琨, 李阳东, 郭永飞, 韩震 申请人:上海海洋大学