近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室研究員唐世林團隊在光學淺水水深反演研究方面取得新進展，實現了在無實測水深的情景下，融合激光雷達數據和多光譜遙感影像在礁區光學淺水反演得到高空間分辨率的水深專題圖。相關研究發表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。黃宇業為該論文第一作者，唐世林為通訊作者。
獲取珊瑚礁海域的水深信息是遙感監測珊瑚礁底棲生物環境的重要步驟之一，珊瑚礁的地形復雜，零散分布和暗礁叢生使得礁區水深實測數據稀疏甚至空白。隨著遙感技術的發展，激光雷達衛星可以為近岸光學淺水水深校正提供精確的沿軌水深數據，通過與高空間分辨率的多光譜遙感影像融合，可獲取到面狀高空間分辨率的礁區光學淺水水深信息。
唐世林團隊基于三種大氣校正算法（ACOLITE，Sen2Cor，SeaDAS）下應用三種水深反演模型［對數波段比的線性（LRM）、多項式（PRM）和指數模型（ERM）］融合ICESat-2激光雷達數據和Sentinel-2A/B多光譜影像獲取西沙群島典型珊瑚礁海域（浪花礁）的高空間分辨率水深信息。
研究結果表明，三種反演算法均可獲得高精度的礁區光學淺水水深數據。水深反演平均絕對誤差（MAEs）為0.44-0.74m，均方根誤差（RMSE）為0.61-0.96m。考慮到衛星數據可能存在一定的不確定性，將水深反演結果與實測水深進行了精度對比。結果表明，在無實測水深數據輔助的情景下，將ICESat-2激光雷達獲得的沿軌水深數據與Sentinel-2A/B多光譜遙感影像融合可獲取面狀高空間分辨率的光學淺水水深信息。該項目的成果既可彌補傳統平臺測深技術在珊瑚礁地形探測的不足，也可為珊瑚礁水下地形遙感分析的長期目標以及珊瑚礁的開發與保護提高數據支撐。
上述研究得到國家自然科學基金項目、海南省科技專項、中國科學院戰略性先導科技專項等共同資助完成。
相關論文信息：https://ieeexplore.ieee.org/document/10113299
在三種大氣校正方法下應用三種水深反演模型融合Sentinel-2A/B多光譜影像和ICESat-2激光雷達數據在浪花礁海域生成的水深專題圖
附件下載：