灣區時訊 近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）唐世林團隊在光學淺水水深遙感反演研究方面取得新進展，實現了無現場觀測數據情況下近岸淺水區超高空間分辨率（米級）遙感水深探測。相關研究發表于IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing。助理研究員劉永明為該論文第一作者，研究員唐世林為通訊作者，合作者還包括中山大學教授鄧孺孺、LTO博士研究生黃宇業、副研究員葉海彬、副研究員許占堂和南方科技大學博士曾凱。

水下地形探測是人類開發利用海洋的重要基礎工作。劉永明等人（2021）前期的研究初步構建了降尺度水深遙感反演模型（DBMA），能夠在無實測水深數據輔助的情境下實現光學淺水水深信息的遙感反演，模型在中國南海部分光學淺水區域得到了驗證（http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202108/t20210825_6169013.html）。然而，受超高空間分辨率衛星影像數據成本高、水深優化反演模型最大探測深度不明確和耦合模型誤差傳遞問題的影響，DBMA模型在全球尺度上地形信息提取的推廣應用受到約束。

圖 1. 全球16個光學淺水研究區域的分布圖

圖 2 .全球16個研究區域的局部水深分布。其中L8對應基于Landsat-8反演的30 m空間分辨率圖。RGB對應基于Google Earth的米級空間分辨率水深反演圖。全球16個光學淺水區名稱：(a) Isla Magueyes. (b) Polynesia. (c) Oahu . (d) Lizard.(e) Okinawa-Jima. (f) Xisha . (g) Lingshui. (h) Luhuitou. (i) Medhufushi. (j) Port Louis. (k) MinaSalman. (l) Beira. (m) Farasan . (n) Suez. (o) Mulroy. (p) Recife.

本研究針對上述問題開展了進一步研究。首先基于Landsat-8衛星影像數據提出水深優化反演模型的理論最大探測深度計算方法，獲得理論最大光學探測深度，驗證結果表明理論最大探測深度的均方根誤差為3.30 m。基于實測數據和最大探測深度的結果，獲取了耦合模型誤差傳遞的校正參數，結果表明該組參數能夠顯著提升水深反演精度。最后在最大探測深度約束和校正系數的基礎上，使用Landsat-8和Google Earth提供的超高空間分辨率RGB（Red-green-blue）影像圖片構建了DBMA-RGB，并在全球16個不同光學淺水區域進行了對比驗證，結果表明水深反演精度值與ICESAT-2定標的統計模型相近。該研究有助于研發全球光學淺水超高空間分辨率水深產品。

本研究得到了國家自然科學基金項目（Nos. 41876207，42076190）、海南省科技專項（No. ZDYF2020174）和廣州市基金（No. 2023A04J0204）的資助。

相關論文信息：Liu, Y., Tang, S.*, Deng, R., Huang, Y., Ye, H., Xu, Z., & Zeng, K. (2023). Mapping Ultrahigh-Spatial-Resolution Bathymetry for a Wide Range of Coastal Optically Shallow Waters Without In Situ Bathymetric Data. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 61, 1-16.

通訊員/付恬 王沐眾 徐曉璐

編輯/劉秀