一种多光谱遥感水深反演方法及计算机可读存储介质

专利检索2026-06-11  4


本发明涉及水深反演方法,具体而言,涉及一种多光谱遥感水深反演方法及计算机可读存储介质。


背景技术:

1、水深信息对于评估水体健康状况、监测水质变化和生态系统服务至关重要,同时也是港口建设、航道维护和海洋工程规划等的重要参考。传统的水深测量需要使用船只和声学测深设备,通常提供点或线的数据,成本高昂,时效性差,难以满足大面积或偏远水域的测深需求。与传统方法相比,遥感测深可以更快速、成本效益更高地收集大范围的水深数据。

2、随着遥感技术、数据处理能力和计算方法的进步,遥感水深反演方法也不断优化。其中基于光学特性和辐射传输理论的物理模型,如umope算法(unmixing-basedmultispectral optimization process exemplar method,基于解混的多光谱最优化水深反演算法),能够更准确地模拟光在水体中的传播过程,同时反演水深、水体固有光学特性和底栖反射率,且通常可以获得良好的测深结果,因此是目前较为理想的遥感反演水深方法。umope算法中包含7个未知参数,在反演过程中,多参数的存在不可避免会产生额外的自由度,从而在求解过程中引入更多局部最小值,降低模型输出可靠性,因此有必要对模型进行参数优化以提高水深反演准确性。


技术实现思路

1、鉴于上述问题,本发明提供了一种多光谱遥感水深反演方法及计算机可读存储介质。

2、为解决上述技术问题,在第一方面,本发明提供了一种多光谱遥感水深反演方法,包括:

3、对多光谱遥感影像进行预处理,以获得目标区域的水表反射率数据;

4、基于所述水表反射率数据和umope模型进行水深反演,以初步获得水深及水体的光学特性相关参数;

5、建立所述水体的光学特性相关参数与水深的关系函数,并根据所述关系函数将所述umope模型中的水体的光学特性相关参数进行替换,以对所述umope模型进行改进;

6、基于改进后的umope模型和所述水表反射率数据重新进行水深反演,以获得最终的水深。

7、进一步的,所述预处理包括影像裁剪和大气校正。

8、进一步的,所述水体的光学特性相关参数包括浮游植物在440nm处的吸收系数、有色溶解有机物和碎屑在440nm处的光吸收系数和颗粒物在400nm处的后向散射系数。

9、进一步的,所述改进后的umope模型为:

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23、其中,为次表层遥感反射率,为光学深水区次表层遥感反射率,为以自然常数e为底的指数函数,为太阳光入射的天顶角,为卫星观测的天顶角,为水体的光学路径散射因子,为水底的光学路径散射因子,为水体的辐射漫衰减系数,为水深,为水底反照率,为圆周率,为从多光谱遥感影像中获得的水表反射率数据,为后向散射系数与漫衰减系数的比值,为水体吸收系数,为后向散射系数,为卫星传感器的中心波长,为沙子的反照率,为珊瑚的反照率,为海草的反照率,、、均为比例系数,为纯水吸收系数,为浮游植物吸收系数,为有色溶解有机物和碎屑吸收系数,为以常数e为底数的对数,、均为经验参数,为纯水的后向散射系数,为悬浮颗粒物的后向散射系数,为浮游植物在440nm处的吸收系数与水深的关系函数,为有色溶解有机物和碎屑在440nm处的光吸收系数与水深的关系函数,为颗粒物在400nm处的后向散射系数与水深的关系函数。

24、进一步的,所述关系函数为指数函数。

25、在第二方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

26、与现有技术相比,本发明的有益效果包括:本发明先通过umope模型反演初步获得水深及水体的光学特性相关参数,然后通过建立水体的光学特性相关参数与水深的关系函数,来对umope模型进行改进,再基于改进后的umope模型重新反演获得水深空间分布结果,相比于直接用umope算法反演提高了测深精度,具有重要的应用价值。



技术特征:

1.一种多光谱遥感水深反演方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种多光谱遥感水深反演方法,其特征在于,所述改进后的umope模型为:

3.根据权利要求1所述的一种多光谱遥感水深反演方法,其特征在于,所述关系函数为指数函数。

4.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的方法。


技术总结
本发明提出了一种多光谱遥感水深反演方法及计算机可读存储介质。该方法包括对多光谱遥感影像进行预处理,以获得目标区域的水表反射率数据;基于所述水表反射率数据和UMOPE模型进行水深反演,以初步获得水深及水体的光学特性相关参数;建立所述水体的光学特性相关参数与水深的关系函数,并根据所述关系函数将所述UMOPE模型中的水体的光学特性相关参数进行替换,以对所述UMOPE模型进行改进;基于改进后的UMOPE模型和所述水表反射率数据重新进行水深反演,以获得最终的水深。本发明提高了测深精度,具有重要的应用价值。

技术研发人员:李培良,何明郡,贺双颜,顾艳镇,姜庆岩,刘聪
受保护的技术使用者:浙江大学海南研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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