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浅海水深和海底地形对于浅海油气勘探与开采、海底输油气管道与通讯电缆的埋设、航运和军事等方面有重要的意义,同时浅海水下地形还是浅海水深植物及海水养殖的重要环境因子,通过对浅海水下地形的分析研究还可以了解海岸带的生态系统。因此快速准确的获取浅海水下地形对于沿海地区的经济发展和环境保护等具有重要的意义。
传统的水深测量方法是利用测量船安装的测深设备(如测深杆、测深锤等)和定位设备(如GPS等),虽然可以取得很高的精度,但是存在很多问题,比如花费的人力物力大、测量范围受到地域和自然因素的影响大、测量周期长等,从而导致水深数据缺乏和更新慢等问题,给研究海岸带水下地形的变化造成很大影响,因此越来越不能满足沿海地区社会生活和经济发展的需要。
随着遥感技术的发展,水深测量又有了新的技术途径。由于遥感具有全天候全天时、覆盖范围大、费用低、周期短等特点,因此在与传统测量方法相比时显出了很大的优势,可以以较低的价格快速获取目标地区的水深信息。
辽东湾海域为中国第三大油气田所在地,有15条河流经该区入海。该海域水体成分复杂,悬浮泥沙含量大,且受潮汐影响,以致分布不均匀,同时还受到叶绿素、黄色物质、以及油气信息干扰,多光谱影像因波段范围、波段设置等制约,受这些因素干扰严重,而Hyperion高光谱影像可以提供更多更好的波段选择。
本文以辽东湾海域为研究区,充分利用Hyperion遥感数据的优势,研究了典型的近海岸二类水体辽东湾地区的水下地形信息提取方法。研究水深与水体反射率光谱之间的变化规律,对2007年5月6日获取的Hyperion影像进行分析处理,利用701 nm波段和742nm波段的比值来提取影像中的水体信息,最后基于Hyperion影像建立了水深估算模型,并对研究区进行了水下制图。主要研究内容和研究结果包括以下几个方面:
(1)分析了实测水深数据和实测水体反射率之间的相关性,选取相关性较高的波段600nm作为估算因子,建立多种水深估算模型,发现线性模型具有最高的决定系数,R2达到0.56。
(2)实测反射光谱一阶微分值和水深的相关性大于实测光谱反射率和水深的相关性,一阶微分光谱和水深线性相关关系最好的是565nm波段,以其作为估算因子建立多种水深估算模型,仍然是线性模型具有最大的决定系数,R2达到0.68。
(3)对Hyperion影像进行一系列处理和反射率光谱重建,很好的恢复了影像上地物的光谱信息,并利用701nm波段和742nm波段的比值来提取影像中的水体信息。
(4)通过对Hyperion影像光谱反射率与水深变化规律的研究,建立了基于该影像的水深估算模型,并对研究区水深信息提取和水下地形制图。