11544.水色遙感海洋光學(xué)模型的數(shù)值解法研究

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得)課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人c簽名，：猻p妒f廠年

2、11月船日摘要摘要海洋約占地球表面積的71％，是影響全球氣候變化、水循環(huán)、碳循環(huán)等的重要因素。與傳統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)船測(cè)的方法相比，海洋水色遙感作為空間地球觀測(cè)技術(shù)，可描述全球海水光學(xué)特性的時(shí)空變化特征，從而為探索海洋開(kāi)拓了新的視野。衛(wèi)星觀測(cè)獲取的遙感反射率與海水光學(xué)特性之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，因此通過(guò)遙感觀測(cè)值反演海水光學(xué)特性一直是個(gè)熱門的研究領(lǐng)域。近年來(lái)，研究者們發(fā)展了包括經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)算法、理解解析算法及半分析算法等不同的反演方法。其中光譜優(yōu)化算

3、法是一種半分析算法，其核心思想是將海水光學(xué)特性做為未知參數(shù)，建立一個(gè)包含遙感觀測(cè)值與未知參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，然后利用數(shù)值解法將模型最優(yōu)化來(lái)確定這些參數(shù)，從而得到實(shí)際的海水光學(xué)特征。鑒于最優(yōu)化模型求解的精度能極大影響反演的效果，論文針對(duì)該模型的求解問(wèn)題，研究了四種不同的數(shù)值解法，探討了不同數(shù)值解法和不同模型對(duì)反演結(jié)果的影響，最后利用并行算法進(jìn)行求解過(guò)程加速。論文的研究工作主要包括以下幾點(diǎn)：1實(shí)現(xiàn)基于SeaDAS軟件的MERIS遙感數(shù)據(jù)批量預(yù)處

4、理衛(wèi)星獲取的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)輻射校正、大氣校正、云檢測(cè)等一系列預(yù)處理，才能得到遙感反射率，本文在SeaDAS軟件的基礎(chǔ)上，利用IDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了MEWS遙感數(shù)據(jù)的批量預(yù)處理，為遙感水深反演提供數(shù)據(jù)支持。2實(shí)現(xiàn)四種最優(yōu)化算法并用其測(cè)試不同模型對(duì)反演結(jié)果的影響衛(wèi)星遙感反射率與海水屬性參數(shù)之間存在著復(fù)雜的關(guān)系。本文討論了不同的海洋生物光學(xué)模型求解的海水屬性參數(shù)的差異，并利用LevenbergMarquardt(LM)算法、下山單純形法(Am

5、oeba)、基于下山單純形的模擬退火算法以及廣義簡(jiǎn)約梯度法(GeneralizedReducedGradientMethod，GRG)四種不同數(shù)值解法分別進(jìn)行模型最優(yōu)化求解，最后比較了不同算法的求解能力和求解精度。結(jié)果表明GRG求解成功的次數(shù)最多。尤其當(dāng)模型的最優(yōu)解落在約束邊界附近時(shí)，GRG算法由于在設(shè)計(jì)之初就考慮了邊界條件，基本不受影響。其余三種算法多少都出現(xiàn)了迭代越界問(wèn)題，無(wú)法求得最優(yōu)解。當(dāng)模型的最優(yōu)解不在約束邊界附近時(shí)，四種算法都