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巢湖藻类高斯垂向分布结构参数的遥感估算
  • ISSN号:1003-5427
  • 期刊名称:《湖泊科学》
  • 时间:0
  • 分类:TP183[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院南京地理与湖泊研究所、中国科学院流域地理学重点实验室,南京210008, [2]中国科学院大学,北京100049, [3]淮阴师范学院、江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,淮安223001
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(41431176,41471287)和江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心面上项目(HSXT236)联合资助.
中文摘要:

藻类垂向分布异质性导致了遥感反演的湖泊表层叶绿素a浓度结果与单元水柱内藻类生物量问不存在一一对应的关系,因此有效确定藻类垂向分布结构是遥感反演湖泊藻类生物量的基础.受自身因素和外环境条件的影响,藻类垂向分布结构呈现出多种类型,其中高斯类型应用最广.本文基于3200组HydroLight模拟的高斯垂向数据构建BP神经网络,实现用MODIS数据相对应的3个波段的遥感反射比Rrs(469)、Rrs(555)、Rrs(645)和表层叶绿素a浓度共同估算高斯垂向分布结构参数h和σ.经巢湖地面实测数据验证显示,h和σ,的估算值与实测值的相关系数分别为O.97和0.95,对应的相对误差分别为13.20%和12.36%,两者相对误差同时小于30%的占总数据量的87.5%,表明该BP神经网络估算巢湖藻类高斯垂向分布结构的有效性和准确性,为基于卫星遥感数据获取湖泊藻类生物量提供了重要的理论基础.

英文摘要:

The relationship between water surface reflectance and total depth integrated algae biomass can be very complex as dif- ferent kinds of algal vertical distributions can occur. For this reason, effectively identifying the algae vertical profiles is fundamental to estimate algal biomass. Gaussian profiles are the most typical algae vertical profiles which occur in most environmental conditions (including external and internal system). In this research, a back propagation (BP) neural network was established to estimate Ganssian distribution parameters of the vertical structure h and o" by wave bands R,s (469) , R~, (555) , R~ (645) and chlorophyll-a concentration band CchL~(O). The BP neural network was trained by using 3000 simulated datasets (radiative transfer simulation based on in-situ measured data by HydroLight) , and verified by another 200 groups of simulated data and measured data. The cor- relation coefficient between estimated and measured h and tr were 0.97 and 0.95, while the relative errors were 13.20% and 12.36%, respectively. The relative error of h and o- was mostly less than 30%. This indicated that it is a good effectiveness of BP neural networks to estimate the vertical distribution parameters and able to explore the three dimensional algal distribution in Lake Chaohu, thereby providing a significant theoretical basis for remote sensing estimation of algal biomass.

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期刊信息
  • 《湖泊科学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国海洋湖沼学会
  • 主编:沈吉
  • 地址:南京市北京东路73号
  • 邮编:210008
  • 邮箱:jlakes@niglas.ac.cn
  • 电话:025-86882041 86882040
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-5427
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1331/P
  • 邮发代号:28-201
  • 获奖情况:
  • 中国科技核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国工程索引,美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:16668