光学浅水水深反演研究获新进展

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近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员唐世林团队在光学浅水水深反演研究方面取得新进展，实现了在无实测水深的情景下，融合激光雷达数据和多光谱遥感影像在礁区光学浅水反演得到高空间分辨率的水深专题图。相关研究发表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。黄宇业为该论文第一作者，唐世林为通讯作者。

获取珊瑚礁海域的水深信息是遥感监测珊瑚礁底栖生物环境的重要步骤之一，珊瑚礁的地形复杂，零散分布和暗礁丛生使得礁区水深实测数据稀疏甚至空白。随着遥感技术的发展，激光雷达卫星可以为近岸光学浅水水深校正提供精确的沿轨水深数据，通过与高空间分辨率的多光谱遥感影像融合，可获取到面状高空间分辨率的礁区光学浅水水深信息。

唐世林团队基于三种大气校正算法（ACOLITE，Sen2Cor，SeaDAS）下应用三种水深反演模型［对数波段比的线性（LRM）、多项式（PRM）和指数模型（ERM）］融合ICESat-2激光雷达数据和Sentinel-2A/B多光谱影像获取西沙群岛典型珊瑚礁海域（浪花礁）的高空间分辨率水深信息。

研究结果表明，三种反演算法均可获得高精度的礁区光学浅水水深数据。水深反演平均绝对误差（MAEs）为0.44-0.74m，均方根误差（RMSE）为0.61-0.96m。考虑到卫星数据可能存在一定的不确定性，将水深反演结果与实测水深进行了精度对比。结果表明，在无实测水深数据辅助的情景下，将ICESat-2激光雷达获得的沿轨水深数据与Sentinel-2A/B多光谱遥感影像融合可获取面状高空间分辨率的光学浅水水深信息。

该研究成果既可弥补传统平台测深技术在珊瑚礁地形探测的不足，也可为珊瑚礁水下地形遥感分析的长期目标以及珊瑚礁的开发与保护提供数据支撑。

上述研究得到国家自然科学基金项目、海南省科技专项、中国科学院战略性先导科技专项等共同资助完成。

相关论文信息：https://ieeexplore.ieee.org/document/10113299