基于众源水面照片和透明度数据的水体吸收和后向散射系数反演方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41901272
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The absorption and backscattering coefficients are important water inherent optical properties. Professional hydrological optical instruments have been employed in the field to obtain in situ values of absorption and backscattering coefficients, but the large volume and expensive price of the instruments make it hard to carry out the in situ measurements on a large scale. Water color satellites can be used to retrieve the water absorption and backscattering coefficients, but the use is subjected to a set of conditions, such as satellite spatial resolution, temporal resolution, cloud cover, atmospheric correction and water turbidity. The absorption and backscattering coefficients have direct physical connections to water color index and clarity, which can be easily measured and obtained by the new crowd sourcing way. Hence, in this project, we will research on the retrieval method of absorption and backscattering coefficients from water color index and water clarity, which will create a new data source to the derivation of absorption and backscattering coefficients. Firstly, this project will research on the calculation method of water color index from the smartphone pictures, then analyze and reduce the uncertainties brought by the cameras and observation conditions. Then, the mechanical relations between the two water optical parameters and water inherent optical properties will be studied, and models will be constructed to retrieve water absorption and backscattering coefficients from water color and water clarity. In the final, the constructed models will be tested and validated based on crowd sourcing water color and clarity data, which are collected from surface water bodies on a large scale. To improve the performance and feasibility of the models, the model parameters will be tuned to water bodies with different turbidity.
吸收和后向散射系数是十分重要的水体固有光学量,一般采用昂贵的大型专业水体光学仪器在水下实测,难以大范围开展。利用水色卫星遥感可以反演水体吸收和后向散射系数,但受到遥感空间分辨率、时间分辨率、云覆盖、大气校正以及水体浑浊程度等因素限制。吸收和后向散射系数与水体颜色指数和透明度之间存在紧密的物理联系。水体颜色指数和透明度测量简便,可通过众源获取的新型方式采集。因此,本项目将研究基于众源水面照片和透明度数据的水体吸收和后向散射系数反演方法,为吸收和后向散射系数提供新的数据来源。首先,研究基于手机水面照片的水体颜色指数计算方法,分析不确定性,并进行相机参数校正。然后,基于水体辐射传输机理,分析水体颜色指数和透明度与固有光学量之间的物理联系,基于这两个简单参量构建吸收和后向散射系数定量反演模型。最后,在不同浑浊程度地表水体检验基于众源数据的模型反演效果,分析不确定性,并研究降低不确定性的改进方法。

结项摘要

吸收和后向散射系数是十分重要的水体固有光学量,一般采用昂贵的大型专业水体光学仪器在水下实测,难以大范围开展。利用水色卫星遥感可以反演水体吸收和后向散射系数,但受到遥感空间分辨率、时间分辨率、云覆盖、大气校正以及水体浑浊程度等因素限制。水体颜色指数和透明度测量简便,可通过众源获取的新型方式采集。并且,吸收和后向散射系数与水体颜色指数和透明度之间存在紧密的物理联系。本项目构建了基于众源水面照片和透明度数据的水体吸收和后向散射系数反演方法,为地表水体吸收和后向散射系数提供众源数据来源。首先,研究基于手机水面照片的离水反射率和水体颜色指数获取方案和计算方法,通过相机光学响应分析与校正提高离水反射率与水体颜色指数计算精度。然后,基于水体辐射传输机理,分析水体颜色和透明度与固有光学量之间的物理联系,基于水体颜色和透明度构建了吸收和后向散射系数定量反演模型。最后,在不同浑浊程度地表水体,检验基于众源数据的模型反演效果,对模型进行了验证与不确定性分析。本项目为获取地表水体固有光学量数据提供了新的数据来源,也为水质众源数据有效获取提供了方法支撑。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Water clarity changes in Lake Taihu over 36 years based on Landsat TM and OLI observations
基于Landsat TM和OLI观测的太湖水体透明度36年变化
  • DOI:
    10.1016/j.jag.2021.102457
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Ziyao Yin;Junsheng Li;Yao Liu;Ya Xie;Junsheng Li;Shenglei Wang;Xiao Sun;Bing Zhang
  • 通讯作者:
    Bing Zhang
Decline of suspended particulate matter concentrations in Lake Taihu from 1984 to 2020: observations from Landsat TM and OLI
1984年至2020年太湖悬浮颗粒物浓度下降:Landsat TM和OLI观测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ziyao Yin;Junsheng Li;Yao Liu;Fangfang Zhang;Shenglei Wang;Ya Xie;Min Gao
  • 通讯作者:
    Min Gao
Analysis of the water color transitional change in Qinghai Lake during the past 35 years observed from Landsat and MODIS
Landsat和MODIS观测青海湖近35年来水色变迁分析
  • DOI:
    10.1016/j.ejrh.2022.101154
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Elsevier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wenzhi Zhang;Shenglei Wang;Bing Zhang;Fangfang Zhang;Qian Shen;Yanhong Wu;Yue Mei;Ruiting Qiu;Junsheng Li
  • 通讯作者:
    Junsheng Li
A dataset of remote-sensed Forel-Ule Index for global inland waters during 2000-2018
2000-2018年全球内陆水域遥感Forel-Ule指数数据集
  • DOI:
    10.6084/m9.figshare.13014299
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    figshare
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang, S
  • 通讯作者:
    Wang, S
Smartphone–Camera–Based Water Reflectance Measurement and Typical Water Quality Parameter Inversion
基于智能手机—相机—基于水体反射率测量和典型水质参数反演
  • DOI:
    10.3390/rs14061371
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Min Gao;Junsheng Li;Shenglei Wang;Fangfang Zhang;Kai Yan;Ziyao Yin;Ya Xie;Wei Shen
  • 通讯作者:
    Wei Shen

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其他文献

我国卫星遥感地表水资源监测能力分析与展望
  • DOI:
    10.11834/jrs.20220576
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    遥感学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李欢;万玮;冀锐;李国元;陈晓娜;朱思宇;刘宝剑;徐玥;罗增良;王胜蕾;崔要奎
  • 通讯作者:
    崔要奎
资源一号02D高光谱影像内陆水体叶绿素a浓度反演
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    遥感学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘瑶;李俊生;肖晨超;张方方;王胜蕾
  • 通讯作者:
    王胜蕾

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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