[发明专利]内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型和方法

说明书

本发明提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型，内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型为Python语言的极端随机树模型，并进一步提供了该极端随机树模型的模型参数。还提供了内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演方法。本发明的内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型能够减小计算结果误差，提高水体CDOM光谱吸收系数的反演模型精度，设计巧妙，计算简便，易于实现，成本低，适于大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及内陆湖泊水体环境监测技术领域，特别涉及内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数测量技术领域，具体是指一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型和方法。

背景技术

有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter，CDOM)又称黄质，主要由溶解有机物中在黄光波段吸收较小且呈淡黄色的物质构成，是II类水体中重要的水体光学组分，也是II类水体水色遥感3个主要的水色成分之一。

CDOM主要是土壤和水生植物降解的产物，由腐质酸、富里酸、芳烃聚合物等一系列物质组成，被认为是水环境中最大的溶解有机碳贮库。CDOM在水环境生态系统中起着非常重要的作用，可强烈吸收紫外等短波长辐射，减少UV-B辐射对水体生态系统的影响，是控制水体内UV-B和UV-A衰减的绝对主导因子。同时CDOM光谱吸收了紫外辐射后容易发生光化学降解，将大分子有机物矿化分解成小分子有机物和无机营养盐，供微生物和浮游植物生长，同时会释放CO₂、CH₄等温室气体，加剧全球变暖。CDOM的吸收还延展到可见光的蓝光部分，与浮游植物叶绿素a和非生物悬浮颗粒物的吸收重叠，因而影响水体初级生产力，干扰了浮游植物生物量和初级生产力的水色遥感。此外，CDOM在水中常常吸附部分重金属或者有机污染物，而影响到重金属和有机污染物的迁移等过程。因此，CDOM的反演对于内陆湖泊水体的生态环境保护以及水质管理非常重要。而内陆水体光学特性复杂，使用高光谱以及多光谱等遥感技术快速定量估测内陆浑浊水体中CDOM成为一个难点。

目前已有大量研究开展了遥感定量反演CDOM的工作，主要方法主要包括建立CDOM光谱吸收系数的单波段模型、波段比值模型以及一阶微分模型等方法，主要是通过分析CDOM光谱吸收系数与特征波段的遥感反射率的关系，构建线性或者指数方程。

上述方法在构建CDOM反演模型过程中大多采用特征波段数据。而内陆湖泊水体组分、光学特性复杂，CDOM的特征波段由于复杂的水体组分的影响造成“漂移”现象，使得不同水体中CDOM特征波段无法准确确定。常用的双波段比值模型用于高浊度水体容易出现饱和现象，三波段参数不稳定，适用性受到一定的限制，因此需要针对内陆湖泊水体CDOM反演的应用进一步改进反演模型。此外，大多数研究中使用的反演模型多为线性模型或者指数模型，而在实际中，CDOM的光谱吸收值或者吸收值的对数值与特征波段之间不仅仅存在着线性关系。因此，CDOM的光谱吸收系数的反演方法需要进一步改进和完善。

因此，希望提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型，其能够减小计算结果误差，提高水体CDOM光谱吸收系数的反演模型精度。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型，其能够减小计算结果误差，提高水体CDOM光谱吸收系数的反演模型精度，适于大规模推广应用。

本发明的另一目的在于提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演模型，其设计巧妙，计算简便，易于实现，成本低，适于大规模推广应用。

本发明的另一目的在于提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演方法，其能够减小计算结果误差，提高水体CDOM光谱吸收系数的反演精度，适于大规模推广应用。

本发明的另一目的在于提供一种内陆湖泊水体CDOM光谱吸收系数遥感反演方法，其设计巧妙，操作简单方便，成本低，适于大规模推广应用。