Изучение калибровки согласованности индекса цвета воды озер, полученного из многоисточниковых спутниковых данных: на примере типичных озер Тибетского нагорья

TAN Zhangru ,  

WANG Shenglei ,  

LI Junsheng ,  

ZHANG Fangfang ,  

ZHANG Bing ,  

摘要

Цвет вод озер, являющийся наглядным отражением оптических характеристик водной поверхности, является важным климатическим параметром экосистемы озер. В последние годы индекс Forel-Ule (FUI), получаемый с помощью спутникового дистанционного зондирования, широко используется для указания пространственно-временных изменений экосистем и качества воды в крупных озерах. Совместные наблюдения с использованием многоисточниковых спутников могут значительно повысить частоту и охват наблюдений, однако проблема согласованности этих данных требует решения. В настоящем исследовании на примере шести типичных озер Тибетского нагорья, на основе данных отражательной способности поверхности Landsat 5/TM, Landsat 7/ETM+, Landsat 8/OLI и MODIS, предложен метод калибровки согласованности индекса FUI, полученного из многоисточниковых спутниковых данных, для коррекции различий хроматических углов и результатов FUI, вызванных спектральной функцией отклика спутников и системными отклонениями продуктов отражательной способности поверхности. В первую очередь использовали полиномиальный метод коррекции на основе набора имитационных данных для коррекции спектрального отклика хроматических углов, полученных в видимом диапазоне для каждого спутникового датчика; затем, на основе 112 830 пар синхронных наблюдений отражательной способности поверхности в шести озерах, построили линейные регрессионные модели между хроматическими углами MODIS и Landsat TM, ETM+, OLI для проведения перекрестной радиокалибровки; наконец, на основе синхронных наблюдений и результатов многолетних рядов данных FUI провели систематическую оценку согласованности многоисточниковых спутниковых данных на уровне пикселей и временных рядов до и после коррекции. Результаты показали, что после коррекции согласованность хроматических углов и результатов FUI значительно улучшилась (R²>0.95, MAPE<10%), а годовые тренды изменений FUI, полученные из данных четырех спутников, были согласованы. Данное исследование предоставляет важную методологическую основу для кооперативного определения параметров цвета воды озер на основе многоисточниковых спутниковых данных Landsat TM, ETM+, OLI и MODIS.

关键词

цвет воды;многоисточниковое спутниковое дистанционное зондирование;спектральная функция отклика;калибровка согласованности;хроматический угол;индекс Forel-Ule (FUI);отражательная способность воды;озера Тибетского нагорья

阅读全文