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多源衛星データによる湖沼水色指数反演の一貫性補正に関する研究:チベット高原の代表的湖沼を事例として
TAN Zhangru
,
WANG Shenglei
,
LI Junsheng
,
ZHANG Fangfang
,
ZHANG Bing
,
DOI:
10.11834/jrs.20255037
摘要
湖沼水体の色は水体の光学特性を直感的に反映するものであり、湖沼生態系の重要な気候変動要因です。近年、衛星リモートセンシングに基づくForel-Ule指数(FUI)が広範囲の湖沼生態系および水質の時空間変動を示す指標として広く利用されています。複数の衛星センサーを協調利用することで観測頻度および時空間カバレッジを大幅に向上できますが、その反演の一貫性問題が解決を要しています。本研究はチベット高原の代表的な6つの湖を研究対象とし、Landsat 5/TM、Landsat 7/ETM+、Landsat 8/OLIおよびMODISの地表反射率製品を用いて、多源衛星データから湖沼水色指数FUIを反演する際の一貫性補正手法を提案しました。これは衛星スペクトル応答関数および地表反射率製品の系統的な偏差による色度角およびFUI反演差異の補正を目的としています。まず、水体シミュレーションデータセットに基づく多項式補正法で各衛星センサーの可視光波長帯における反演色度角のスペクトル応答を補正しました。次に、6つの湖で取得した112,830組の同期地表反射率観測データを用いて、MODISとLandsat TM、ETM+、OLIの反演色度角間の線形回帰モデルを構築し交差較正を行いました。最後に、同期観測データおよび長期間のFUI多源データ反演結果を基に、補正前後の多源衛星データの画素スケールおよび時系列スケールでの一貫性を体系的に評価しました。結果は、補正後に色度角とFUI反演結果の一貫性が著しく向上したこと(R²>0.95、MAPE<10%)を示し、4種類の衛星データによる湖沼年平均FUI変化傾向が一致しました。本研究はLandsat TM、ETM+、OLIおよびMODIS多源衛星データによる湖沼水色パラメータの協調的反演に重要な方法論的基盤を提供します。
关键词
水体色;多源衛星リモートセンシング;スペクトル応答関数;一貫性補正;色度角;Forel-Ule指数(FUI);水体反射率;チベット高原湖沼
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