多光谱遥感水深反演及其水下碍航物探测技术

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1、多光谱遥感水深反演及其水下碍航物探测技术第35卷第3期2015年5月海洋测绘HYDROGRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGVol.35,No.32015May,DOI：10.3969/j.issn.1671—3044.2015.03.0041223苏裔振，杨晓梅，张洋洋黄文骞，（1.海军大连舰艇学院海洋测绘系，辽宁大连116018;2.中国科学院地理科学与资源研宂所，北京100101；3.92899部队,浙江宁波315200）摘要：针对采用传统海洋测量手段难以获取危险及争议海区的水深和水下碍航物信息，提出了基于卫星遥感进行水深反演和水下碍航物探测的新思路

2、。探讨丫多光谱遥感水深反演的数据预处理方法、遥感水深反演模型的构建及水下碍航物遥感探测方法，并开展了相应的实验验证。实验表明，采用卫星遥感手段可以快速地获取测量船只不易到达海区的水深和水下碍航物信息，研宄成果对海洋测绘技术的发展具有一定的指导意义和应用价值。关键词：多光谱遥感；数据匹配；水深反演；水下碍航物；探测中图分类号：P237文献标志码：A3044(2015)03-0016-04文章编号：1671-1引言深值、进行多时相水深测图、基于多波段模型的水深[2-6]。在国内，及底部反射率信息的提取等从20世纪80年代开始，在遥感测深方面也开展了一系列的研究，如利用MSS影

3、像进行琼州海峡的水深遥感解译、利用TM遥感数据建立水深反演模型，通过对水体悬浮泥沙光谱特性的研究，建立考虑悬沙浓度影响的水深反演模型，以及利用ETM+遥感影像反射率和实测水深值之间的相关性，建立多因子模型、人工祌经网络水深反演模型等[7-20]海洋测绘是人类认知海洋、探索海洋与利用海洋资源的主要技术手段之一。近几十年來，人类在发展海洋测绘技术方面己取得了巨大成就，测量范闱也不断地扩大。获取了类型众多、精度不一、分辨率各异的海量时变或非时变的海洋测量信息[1]与海洋测绘技术发展不太相称的是海岛礁区的测绘技术在77法上仍显得比较滞后，尤其是对暗礁密布测量船只难以到达的危险海域

4、、存在争议或他国非法侵占岛礁附近海区的水深测量与水下碍航物探测，还依然缺少有效的技术手段，由于传统的海洋测量方法要求测量船只必须在测量海区上沿计划测线航行，显然在上述海区传统的测量手段难以实施，从而导致这些海区的水深信息和水下碍航物信息严重缺失。因此，危险海域、有争议或被他国非法侵占的岛礁附近海区的水深测量与水下碍航物探测技术，己成为海洋测绘学科发展中急待解决的难点之一，迫切需要探讨并提出相应的解决方法。因而急需研究基于卫星遥感的水深和水下碍航物探测方法。20世纪60年代末，在国外，美国的科研人员就开始从事遥感测深方面的研宂工作，分别以MSS、TM和航片等遥感数据为研宄对

5、象，探索了多种遥感水深反演方法。如提出基于底层反射模型的水深测量定量分析法、采用线性多波段反演模型提取水。因此，将卫星遥感技术引入到海洋测绘领域中，探索基于卫星遥感手段的水深信息获取与水下碍航物探测的新理论和新方法，以保证在危险及争议海区的大小船只的航行安全是非常有意义的。2多光谱遥感水深反演技术多光谱遥感水深反演是以多光谱卫星遥感影像为研宂对象，利用现代数学手段构建遥感水深反演模型，建立遥感影像与水深信息间的对应关系，获取采用传统海洋测量方法无法得到的危险及争议海区的水深数据。其主要研究内容包括以下几个方面。2.1数椐预处理方法数据预处理是进行遥感水深反演的基础，虽然目

6、前国内外在这方面已有许多研宂可以借鉴，但由于数据预处理的好坏直接影响到水深反演的精度。因而必须给予充分的重视，加以深入研究，改进各种31；修回日期:2015-04-13收稿曰期:2015-02-40971224,41271409）；海军大连舰艇学院2110工基金项目：国家863计划（2012AA12A406）;国家自然科学基金（40371097,程三期资助学术预研课题（DLJY—XY2014016）。），男，福建南安人，教授，博士，主要从事海洋测绘、遥感和模式识别研宂。作者简介：黄文骞（1962-17处理算法、优化模型与处理方案，进一步完善数据预处理的基础理论。数据预处理

7、包括遥感影像预处理和水深数裾预处理两部分。遥感影像预处理的目的在于消除各种因素造成的噪声，增强有效信息，提高水深反演的可靠性。遥感影像预处理包括辐射校正、几何校正、水陆分离、影像增强等。其中，辐射校正需要针对不同遥感影像（如ETM影像、IKONOS影像、SPOT影像、WORLDVIEW等），设计出相适宜的处理算法，以消除大气分子、气溶胶和云粒子等吸收与散射而引起的辐射误差。几何校正需要针对传统的几何校正方法不太适合缺少或无地面控制点的海区遥感影像，难以满足精度要求，提出基于空间投影的校正方案。同时研究遥感影像的数学基础变换方法