近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實驗室（LTO）唐世林團(tuán)隊在光學(xué)淺水水深遙感反演研究方面取得新進(jìn)展，實現(xiàn)了無現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)情況下近岸淺水區(qū)超高空間分辨率（米級）遙感水深探測。相關(guān)研究發(fā)表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。助理研究員劉永明為該論文第一作者，研究員唐世林為通訊作者，合作者還包括中山大學(xué)教授鄧孺孺、LTO博士研究生黃宇業(yè)、副研究員葉海彬、副研究員許占堂和南方科技大學(xué)博士曾凱。
水下地形探測是人類開發(fā)利用海洋的重要基礎(chǔ)工作。劉永明等人（2021）前期的研究初步構(gòu)建了降尺度水深遙感反演模型（DBMA），能夠在無實測水深數(shù)據(jù)輔助的情境下實現(xiàn)光學(xué)淺水水深信息的遙感反演，模型在中國南海部分光學(xué)淺水區(qū)域得到了驗證（http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202108/t20210825_6169013.html）。然而，受超高空間分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)成本高、水深優(yōu)化反演模型最大探測深度不明確和耦合模型誤差傳遞問題的影響，DBMA模型在全球尺度上地形信息提取的推廣應(yīng)用受到約束。
本研究針對上述問題開展了進(jìn)一步研究。首先基于Landsat-8衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)提出水深優(yōu)化反演模型的理論最大探測深度計算方法，獲得理論最大光學(xué)探測深度，驗證結(jié)果表明理論最大探測深度的均方根誤差為3.30 m?；趯崪y數(shù)據(jù)和最大探測深度的結(jié)果，獲取了耦合模型誤差傳遞的校正參數(shù)，結(jié)果表明該組參數(shù)能夠顯著提升水深反演精度。最后在最大探測深度約束和校正系數(shù)的基礎(chǔ)上，使用Landsat-8和Google Earth提供的超高空間分辨率RGB（Red-green-blue）影像圖片構(gòu)建了DBMA-RGB，并在全球16個不同光學(xué)淺水區(qū)域進(jìn)行了對比驗證，結(jié)果表明水深反演精度值與ICESAT-2定標(biāo)的統(tǒng)計模型相近。該研究有助于研發(fā)全球光學(xué)淺水超高空間分辨率水深產(chǎn)品。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金項目（Nos. 41876207，42076190）、海南省科技專項（No. ZDYF2020174）和廣州市基金（No. 2023A04J0204）的資助。
相關(guān)論文信息：Liu, Y., Tang, S.*, Deng, R., Huang, Y., Ye, H., Xu, Z., & Zeng, K. (2023). Mapping Ultrahigh-Spatial-Resolution Bathymetry for a Wide Range of Coastal Optically Shallow Waters Without In Situ Bathymetric Data. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 61, 1-16.
文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10254233
圖 1 全球16個光學(xué)淺水研究區(qū)域的分布圖
圖 2 全球16個研究區(qū)域的局部水深分布。其中L8對應(yīng)基于Landsat-8反演的30 m空間分辨率圖。RGB對應(yīng)基于Google Earth的米級空間分辨率水深反演圖。全球16個光學(xué)淺水區(qū)名稱：(a) Isla Magueyes. (b) Polynesia. (c) Oahu . (d) Lizard.(e) Okinawa-Jima. (f) Xisha . (g) Lingshui. (h) Luhuitou. (i) Medhufushi. (j) Port Louis. (k) MinaSalman. (l) Beira. (m) Farasan . (n) Suez. (o) Mulroy. (p) Recife.
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