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本论文综述了近年来发生在我国海域的赤潮现象以及国内外利用卫星遥感信息进行赤潮监测的研究进展,并根据2002~2005年5到6月份发生在我国东海海域的主要赤潮现象,探索了利用美国国家航空航天局(NASA)对地观测系统(EOS)的TERRA和AQUA两颗卫星的MODIS遥感数据,进行赤潮监测的方法。
本文在研究过程中,首先对所获取的MODIS数据进行了预处理:(1)通过反射波段及热红外波段的MODIS定标公式对MODIS1B数据的反射率及热红外波段进行定标及太阳高度角订正等辐射校正;(2)利用MOOIS本身的地理定标数据对MODIS影像进行几何校正,消除MODIS数据的几何畸变;(3)为了将MODIS可见光红蓝绿波段数据(1波段空间分辨率250m,3、4波段空间分辨率为500m)融合成250m分辨率的真彩色图,应用三次卷积内插法对MODIS3、4波段数据重采样为250m空间分辨率,并将1、3、4波段分别赋给R、G、B(红绿蓝)三种颜色进行真彩色合成;(4)同时,对MODIS真彩色合成图象利用线性拉伸法将影像做增强处理,增强合成影像的对比度,提高解译性。
然后,利用MODIS数据获取东海海表温度和海表叶绿素a浓度信息。其方法是,利用MODIS热红外窗口的31和32波段的数据,应用分裂窗算法提取东海海域海表温度信息。利用MODIS的9、10、12波段数据,经过大气校正处理后获取海面离水辐射率信息,将离水辐射率数据转化为遥感反射率值,然后经过标准经验算法提取出海表叶绿素a浓度信息。
最后,根据上述利用MODIS所获取的信息,提取赤潮发生区域。其方法是,利用MODIS1、3、4所合成的真彩色图象,通过目视法判断水色异常海域,利用多波段差值比值法,定量表达MODIS1~4四个波段图像的水色异常区域。根据赤潮发生与海表温度、海表叶绿素a浓度之间的关系(即赤潮发生需要一定的温度条件,只有温度适宜赤潮生物生长时,赤潮才有可能发生,海水温度可直接控制赤潮的发生、发展、消亡及赤潮生物的水平分布,且赤潮发生时叶绿素a浓度较高这一关系),建立海表温度与叶绿素a浓度赤潮遥感判别算法,同时确定海表温度以及叶绿素a浓度的赤潮发生时的临界值。然后利用海表温度与叶绿素a浓度赤潮遥感判别算法,提取赤潮发生区域。
本文利用上述所建立的方法,选取了2002~2005年5到6月份5次赤潮发生及无赤潮发生的MODIS数据进行探测验证。研究结果表明,利用MODIS遥感数据及上述探测方法对东海海域所发生的赤潮进行探测可取得较满意的结果。