Studie zur Korrektur der Konsistenz von Daten für die Umkehrung der Wasserfarbinformation von Seen mittels mehrerer Satelliten: Beispiel für typische Seen des Tibetischen Hochplateaus
Die Wasserfarbe von Seen, als visuelle Reflektion optischer Eigenschaften des Wassers, ist eine wichtige klimatische Variable von Seenökosystemen. In den letzten Jahren wurde der Forel-Ule-Index (FUI) auf der Grundlage der Satelliten-Fernerkundung zur Messung der Wasserfarbe von Seen weit verbreitet eingesetzt, um zeitliche und räumliche Veränderungen in der Ökologie und Wasserqualität von Seen im großen Maßstab anzuzeigen. Die gemeinsame Beobachtung mehrerer Satelliten kann die Beobachtungsfrequenz und die räumliche Abdeckung erheblich verbessern, aber das Problem ihrer Konsistenz muss gelöst werden. In dieser Studie wurden sechs typische Seen des tibetischen Hochplateaus als Untersuchungsgebiet ausgewählt, und auf der Grundlage der Oberflächenreflexionsprodukte von Landsat 5/TM, Landsat 7/ETM+, Landsat 8/OLI und MODIS wurde eine Methode zur Korrektur der Konsistenz mehrerer Satelliten für den FUI-Index der Seen vorgeschlagen, um Unterschiede im Farbwinkel aufgrund von Abweichungen der spektralen Antwortfunktionen und Oberflächenreflexionsprodukte der Satelliten zu korrigieren. Erstens wurde eine Polynomkorrekturmethode für die sichtbare Farbe der Satelliten zur Korrektur des reflektierten Farbwinkels durch verschiedene spektrale Bänder der Satelliten verwendet; Zweitens wurde unter Verwendung von 112.830 Paaren synchrone Daten zur Oberflächenreflexion von 6 Seen ein lineares Regressionsmodell zwischen dem Farbwinkel FUI von MODIS und Landsat TM, ETM+ und OLI für eine Kreuzkalibrierung festgelegt; Schließlich wurde basierend auf synchronen Beobachtungsdaten und Ergebnissen der multiplen Satelliteninversion FUI eine systematische Bewertung der Konsistenz vor und nach der Korrektur der multiplen Satellitendaten auf Pixel- und Zeitreihenebene durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konsistenz des Farbwinkels FUI nach der Korrektur signifikant verbessert ist (R²>0,95, MAPE<10%) und dass der durchschnittliche jährliche Änderungstrend der FUI von 4 Arten von Satellitendaten konsistent ist. Diese Studie liefert eine wichtige methodische Grundlage für die koordinierte Fernerkundung mehrerer Satelliten Landsat TM, ETM+, OLI und MODIS zur Inversion der Wasserfarbparameter von Seen.
关键词
Wasserfarbe; Multisatelliten-Fernerkundung; Spektrale Antwortfunktion; Konsistenzkorrektur; Farbwinkel; Forel-Ule-Index (FUI); Wasserreflexionsrate; Seen des Tibetischen Hochplateaus