高光譜遙感綜合了影像學和光譜學等學科優勢，可實現對水體環境狀況的空間分布和光譜特征的統一探測，為水體環境監測提供了一種新手段。高分5號衛星高光譜遙感數據在光譜分辨率和信噪比等技術指標方面均有顯著提升，為提高水環境參數反演精度和實現內陸水體環境的業務化遙感監測等提供了新的契機。本書是在國家自然科學基金重大項目、國家重點研發計劃項目和高分辨率對地觀測系統重大專項項目研究成果基礎上形成的，共分為10章，主要論述高光譜遙感輻射傳輸機理、水環境參數反演算法和遙感應用示范等方面的研究成果，為內陸水體業務化遙感監測和高分5號等國產衛星的遙感資料處理系統開發等方面研究提供參考。
1984.09-1988.07 浙江大學計算機系，學士 1993.01-1993.07 德國柏林自由大學，合作研究 1994.09-1996.07 浙江大學地科系，碩士 1996.09-1999.07 中科院上海技物所，物理電子學，博士1988.07至今，自然資源部第二海洋研究所。曾任衛星海洋環境動力學國家重點實驗室副主任。
1993.01～1993.07，德國柏林自由大學，合作研究。
2004.12～2005.06，加拿大貝德福德海洋研究所，高級訪問學者。海洋遙感成像機理，衛星遙感資料的大氣校正、幾何配準、水色要素反演算法，高光譜遙感，海洋漁業遙感，衛星資料處理專用軟件開發，遙感業務應用系統建設"浙江海島資源環境遙感調查技術"，2014年浙江省科技進步二等獎, 2014-J-2-077-R01，排名第一
"南海及周邊地區遙感綜合監測與決策支持分析"，2014年浙江省科技進步二等獎, 2014-J-2-077-R01，排名第八
"近海復雜水體環境的衛星遙感關鍵技術研究及應用"，2013年國家科技進步二等獎, 2013-J-25201-2-03-R02，排名第二海洋遙感專業委員會副主任委員
全國遙感技術標準化技術委員會委員
《地球信息科學學報》等編委
浙江大學、南京大學、上海交通大學兼職博導
目錄
第1章 緒論1
1.1 我國湖泊環境問題概況1
1.1.1 水污染與富營養化問題2
1.1.2 湖泊萎縮與干涸問題3
1.1.3 水生態系統退化問題4
1.1.4 生物多樣性受損問題5
1.2 水環境遙感監測現狀6
1.2.1 表觀光學量和固有光學量的遙感監測現狀6
1.2.2 水質參數和水體富營養化的遙感監測現狀7
1.2.3 水華時空分布的遙感監測現狀8
1.2.4 水體類型劃分的遙感監測現狀9
1.3 高光譜遙感監測能力評估概述10
1.3.1 典型高光譜遙感衛星載荷10
1.3.2 高光譜遙感能力比較12
第2章 水體高光譜大氣校正方法14
2.1 大洋水體高光譜大氣校正方法14
2.1.1 I類水體大氣校正算法14
2.1.2 海洋光學浮標區域實測和遙感數據18
2.1.3 海洋光學浮標區域大氣校正結果19
2.2 沿岸水體高光譜大氣校正方法21
2.2.1 II類水體大氣校正算法22
2.2.2 高光譜大氣校正分層剝離方法24
2.2.3 香港附近海域高光譜大氣校正結果25
2.2.4 黃河口海域高光譜大氣校正結果27
2.3 內陸水體高光譜大氣校正方法29
2.3.1 基于光譜優化算法的大氣校正方法30
2.3.2 陸海一體化的高光譜大氣校正方法31
2.3.3 太湖高光譜大氣校正結果分析34
2.3.4 鄱陽湖高光譜大氣校正結果分析37
第3章 水體固有光學量高光譜遙感方法44
3.1 水體IOPs輻射傳輸模型45
3.1.1 水體輻射傳輸方程45
3.1.2 水體固有光學量特性46
3.1.3 水體IOPs組分模型47
3.1.4 水體吸收特性分析48
3.2 大洋水體的IOPs半分析算法51
3.2.1 基于QAA的IOPs半分析反演算法構建53
3.2.2 遙感反射率構建54
3.2.3 IOPs反演結果分析56
3.3 中低渾濁水體的IOPs半分析算法58
3.3.1 基于GRI的IOPs半分析反演算法構建59
3.3.2 QAA-GRI算法結果分析63
3.3.3 QAA-GRI算法不確定性分析68
3.4 高渾濁水體的IOPs半分析算法70
3.4.1 高渾濁水體IOPs反演算法QAA_74070
3.4.2 QAA_740算法反演結果驗證71
3.4.3 水體各成分吸收貢獻率分析76
第4章 浮游植物高光譜遙感方法79
4.1 浮游植物吸收光譜和色譜測量79
4.1.1 浮游植物樣本情況79
4.1.2 浮游植物吸收系數測量方法81
4.1.3 藻類色素的高效液相色譜測量分析84
4.2 浮游植物的藻類識別方法88
4.2.1 浮游植物藻類對吸收光譜的影響89
4.2.2 基于一階微分的藻類識別方法93
4.2.3 基于小波分析的藻類識別方法94
4.2.4 基于聚類分析的藻類識別方法98
4.3 浮游植物的遙感反射率模擬101
4.3.1 浮游植物的遙感反射率模擬方法101
4.3.2 浮游植物藻類對遙感反射率的影響106
4.3.3 基于遙感反射率的藻類識別方法108
第5章 葉綠素a濃度高光譜遙感反演方法111
5.1 內陸水體葉綠素a濃度反演算法111
5.1.1 遙感影像和現場測量數據111
5.1.2 面向多波段的葉綠素a濃度反演112
5.1.3 面向高光譜的葉綠素a濃度反演116
5.2 葉綠素a濃度硬分類反演方法119
5.2.1 硬分類反演方法119
5.2.2 C1類水體反演結果分析122
5.2.3 C2類水體反演結果分析124
5.2.4 C3類水體反演結果分析126
5.3 葉綠素a濃度軟分類反演方法128
5.3.1 軟分類反演方法129
5.3.2 軟分類反演方法結果精度評價132
5.4 藻藍蛋白遙感反演方法136
5.4.1 藻藍蛋白吸收特性137
5.4.2 藻藍蛋白反演測量138
5.4.3 藻藍蛋白反演結果140
第6章 有色可溶性有機物高光譜遙感反演方法142
6.1 CDOM吸收特性分析142
6.1.1 典型湖泊CDOM吸收特性分析143
6.1.2 CDOM的斜率參數特性分析147
6.1.3 實測遙感反射率特征分析148
6.2 CDOM吸收系數反演方法150
6.2.1 CDOM遙感反演經驗模型構建150
6.2.2 CDOM遙感反演半分析算法構建152
6.2.3 CDOM遙感反演結果154
6.2.4 算法的不確定性分析160
6.3 高分5號AHSI影像數據反演CDOM結果161
6.3.1 高分5號衛星AHSI高光譜研究區161
6.3.2 高分5號AHSI影像數據獲取及處理162
6.3.3 基于高分5號AHSI影像反演CDOM濃度163
6.4 CDOM與其他物質的相關性166
6.4.1 CDOM吸收系數與水質參數相關性分析167
6.4.2 湖泊水體CDOM與DOC吸收關系169
6.4.3 河流水體CDOM與DOC吸收關系170
第7章 懸浮物濃度高光譜遙感反演方法176
7.1 懸浮物濃度對遙感反射率的調制機理176
7.1.1 懸浮物濃度與反射峰值波長關系分析176
7.1.2 懸浮物濃度與反射率峰值關系分析182
7.1.3 懸浮物濃度與反射率導數關系分析183
7.2 懸浮物濃度遙感反演方法186
7.2.1 懸浮物濃度定量遙感反演方法186
7.2.2 近紅外波段懸浮物指數模型構建189
7.2.3 懸浮物濃度神經網絡法遙感反演192
7.3 懸浮物濃度高光譜遙感反演195
7.3.1 鄱陽湖懸浮物濃度高光譜遙感反演195
7.3.2 太湖懸浮物濃度高光譜遙感反演198
7.3.3 黃河口海域懸浮物濃度高光譜遙感反演199
7.3.4 香港附近海域懸浮物濃度高光譜遙感反演200
第8章 漫射衰減系數與透明度高光譜遙感反演方法203
8.1 漫射衰減系數遙感反演203
8.1.1 采樣湖泊漫射衰減系數分布特征203
8.1.2 Kd（PAR）遙感反演207
8.1.3 Kd（490）遙感反演208
8.2 漫射衰減系數時空分析210
8.2.1 不同衛星遙感數據反演一致性分析210
8.2.2 湖泊漫射衰減系數空間分布分析216
8.2.3 典型湖泊漫射衰減系數年內變化分析219
8.3 高分5號高光譜透明度反演221
8.3.1 基于固有光學量反演透明度221
8.3.2 基于水面實測光譜數據反演透明度221
8.3.3 基于高分5號AHSI影像數據反演透明度223
8.4 漫射衰減系數與其他參數的關系224
8.4.1 漫射衰減系數與透明度的關系225
8.4.2 Kd（PAR）與光學活性物質濃度的灰色關聯度226
8.4.3 Kd（PAR）與各光學活性物質相關性分析228
第9章 水華與水草高光譜遙感監測方法232
9.1 水華與水草遙感提取方法232
9.1.1 水華與水草遙感指標建立234
9.1.2 基于梯度復雜度的識別方法238
9.2 太湖水華與水草遙感提取方法240
9.2.1 HICO高光譜遙感監測結果分析240
9.2.2 高分5號高光譜遙感監測結果分析243
9.2.3 水華遙感監測精度評價245
9.3 典型湖泊水華遙感監測結果246
9.3.1 呼倫湖水華遙感監測246
9.3.2 興凱湖水華遙感監測247
9.3.3 巢湖水華遙感監測251
第10章 淺海水深和底質高光譜遙感反演方法254
10.1 珊瑚礁底質光譜實驗室測量系統255
10.1.1 珊瑚礁實驗室測量裝置255
10.1.2 珊瑚礁測量裝置原理259
10.1.3 光譜測量結果分析260
10.2 淺海水深高光譜反演模型262
10.2.1 HOPE-PW高光譜淺海水深反演模型264
10.2.2 HOPE-PW和激光雷達測深數據比較267
10.2.3 HOPE-PW和HOPE-BRUCE模型結果比較270
10.2.4 HOPE-PW模型性能分析272
10.3 淺海底質高光譜反演模型276
10.3.1 結合LiDAR的高光譜底質反射率反演算法277
10.3.2 機載高光譜底質反射率反演結果分析278
10.3.3 HOPE-LiDAR底部反射率反演性能分析281
參考文獻285
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