[发明专利]华南沿海赤潮灾害应急监测与预警方法

摘要

本发明涉及一种华南沿海赤潮灾害应急监测与预警方法，包括：基于相应水域光谱数据得到反射率数据，利用得到的反射率数据计算荧光高度并采取6波段算法提取水域颗粒物后向散射系数，基于得到的水域颗粒物后向散射系数再次采用6波段算法估算出叶绿素浓度[chl]’，最后根据所得的荧光高度值、颗粒物后向散射系数和叶绿素浓度值判读赤潮爆发几率。本发明所述的方法对华南沿海各地的赤潮爆发几率的判别能力较好，并可以为应对赤潮事件提供决策支持。

主权项

华南沿海赤潮灾害应急监测与预警方法，其特征在于，包括以下步骤：A：按照所需时间、区域测量得到相应水体光谱数据后计算得到相应水体的反射率数据；B：利用步骤A所得反射率数据计算荧光高度(FLH)，其中FLH的计算采用667nm、678nm、748nm三个波段进行比值计算；计算FLH的具体方法如下式(1)所示：$FLH={\mathrm{nL}}_w\left(678\right)-{\mathrm{nL}}_w\left(667\right)-\[{\mathrm{nL}}_w\left(748\right)-{\mathrm{nL}}_w\left(667\right)\]\frac{678-667}{748-667}---\left(1\right)$C：利用步骤A所得反射率数据采取6波段算法提取海水颗粒物后向散射系数，具体步骤如下：步骤A得到的已经过大气校正的反射率数据r_rs表达为：$r_{rs}=g_1\frac{b_b}{a+b_b}+g_2{\left(\frac{b_b}{a+b_b}\right)}^2---\left(2\right)$其中g₁、g₂分别为0.0949和0.0797；a是海水总吸收系数，b_b是海水总后向散射系数；其中a包含纯海水吸收、CDM吸收和浮游植物吸收的总和；其中浮游植物吸收可以表达为：a_ph(λ)＝a^*[chl]         (3)其中，a^*是叶绿素比吸收系数(m²/mg)；[chl]是叶绿素浓度(mg/m³)；(这里，a^*在412,443,488,531,555,667nm)，参数选取参见表1表1：模型参数CDOM吸收与波长存在一个指数关系，表达为：a_CDM(λ)＝a_CDM(443)exp[‑S(λ‑443)]        (4)S是a_CDM光谱斜率，可以通过反射率比值计算得出：$s=0.015+\frac{0.002}{0.6+\frac{r_{rs}\left(443\right)}{r_{rs}\left(555\right)}}---\left(5\right)$所述的海水总后向散射系数由纯水后向散射与颗粒物后向散射系数计算得出，其中颗粒物后向散射系数通过下式计算得出：b_bp(λ)＝b_bp(λ₀)(λ/λ₀)^‑Y          (6)Y是后向散射光谱指数，在这里取常数1(λ₀＝443nm)固定参数S与Y，将式(3)‑(6)代入式(2)，解非线性方程，估算出叶绿素浓度[chl]、b_bp(443)和a_CDM(443)；D：将步骤C中提取得到的b_bp(443)作为输入参数，同时固定S，将所述的式(3)‑(6)再次代入式(2)，再次解非线性方程，估算出叶绿素浓度[chl]’、a_CDM(443)’和Y’；E：根据步骤B所得的荧光高度值和步骤D所得的叶绿素浓度值判读赤潮爆发几率，具体包括：E1.根据步骤B得到的结果做第一级判读：FLH大于等于0.05mW cm‑²μm^‑1sr^‑1的区域判别为高度疑似，反之判别为低度疑似；E2.根据步骤D得到的叶绿素浓度[chl]’值对步骤F1判别为高度疑似的区域进一步做第二级判读：[chl]’值高于5mg/L的区域判别为赤潮爆发几率高，反之判别为赤潮爆发几率低。