一种基于光谱能量加权波长的光学遥感技术，用于浑浊近海水域的水深反演

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：A Spectrum-Energy Weighted Wavelength Method for Bathymetry Inversion in Turbid Nearshore Waters Using Optical Remote Sensing

　　

摘要：

近岸水深信息对于海洋动力学研究、海洋资源开发以及海岸环境管理而言至关重要。基于光谱反射率的传统水深反演方法在浑浊或光学特性复杂的水域中往往精度有限，因此无法用于高浑浊度的近岸水域。近年来，利用线性色散关系进行基于波长的水深反演成为一种有前景的替代方法。然而，光学影像通常会捕捉到多种尺度的涌浪、风浪以及局部扰动，这会导致传统峰值光谱检测技术所得波长出现不稳定性和空间不连续性。为克服这些局限，我们提出了一种基于光谱能量加权的波长（SEWW）方法，用于通过光学遥感进行水深反演。该方法通过快速傅里叶变换计算波谱，并采用能量加权机制来得到能够有效反映主导波长同时抑制局部噪声的SEWW值。在海南海棠湾和福建霞浦的验证表明，SEWW方法提升了空间连续性和物理一致性，其性能优于容易在光学条件不佳时出错的传统峰值波长方法。此外，与广泛使用的基于合成孔径雷达的反演方法相比，SEWW在浅水区、过渡区以及深水区都能实现更高的精度，展现出更好的稳定性和整体性能。这些研究结果表明，基于SEWW的方法为复杂近岸环境中的水深估算提供了可靠且稳健的解决方案，从而拓展了光学遥感在浑浊近岸水域中的应用范围。