珠江口海域ag(440)遙感模式研究及應用

黃妙芬，王迪峰，邢旭峰，韋濟安，劉東，趙祖龍，王偉軒，劉陽

(1.大連海洋大學 海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023；2.國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海洋動力過程與衛星海洋學實驗室，浙江 杭州 310012)

珠江口海域ag(440)遙感模式研究及應用

黃妙芬1，王迪峰2，邢旭峰1，韋濟安2，劉東2，趙祖龍1，王偉軒1，劉陽1

(1.大連海洋大學 海洋科技與環境學院，遼寧 大連 116023；2.國家海洋局 第二海洋研究所 國家海洋局海洋動力過程與衛星海洋學實驗室，浙江 杭州 310012)

有色可溶性有機物質(Coloured Dissolved Organic Matter，CDOM)直接影響著海水的光學性質，為水體有機污染物含量遙感反演的基礎參數之一。在水色遙感研究領域，一般用440 nm波長位置的吸收系數ag(440)來表示其濃度，因而建立ag(440)遙感反演模式，對于掌握相關海域CDOM濃度的空間變化規律及進一步提取其他水環境參數具有重要的作用。利用2013年11月和2014年2月兩個航次在珠江口海域現場采集的表觀光學量及固有光學量數據，建立了基于HJ-1/CCD衛星傳感器的ag(440)遙感反演模型，并應用于珠江口海域，得到該區域2012年1月至2014年6月晴天CDOM濃度空間動態分布圖。研究結果表明：(1)現場測定的珠江口海域ag(440)在0.1～0.3 m-1，且不同斷面ag(440)呈現出一定的規律性變化；(2)利用現場實測數據對遙感模式估算值進行驗證，計算出估算值的相對誤差為9%，表明所建立模式具有較高的準確率；(3)遙感反演的CDOM空間分布數據與實測數據得到的分布特征基本吻合，整個珠江口及其鄰近海域ag(440)的數值范圍為0.07～0.31 m-1，而且珠江口西部海域ag(440)高于中部和東部海域。

珠江口海域；CDOM；ag(440)；遙感模式

1 引言

有色可溶性有機物質(Coloured Dissolved Organic Matter，CDOM)是以溶解有機碳為主體成分且分子結構復雜的一大類物質的統稱，為水色遙感可探測到光學特性的三大成分之一，也是重要的水質參數之一。CDOM能有效地吸收紫外輻射從而保護水生生物，同時其吸收系數與溶解有機碳(DOC)濃度和海水鹽度有密切的關系，在河口及近岸海域CDOM除了來源于葉綠素的碎屑物，還包括陸源有機污染物，故其濃度可作為海水污染程度的“指示劑”。因而，研究河口及近岸海域的CDOM濃度空間分布特征具有重要的實際意義。珠江口海域是我國重要的經濟活動區域之一，它不僅接納了毗鄰沿岸地區排放的污水，還接收通過各大小徑流攜帶入海的污染物以及大規模的水產養殖業帶來的污染物，人類活動與自然因素的共同作用導致該海域水質污染嚴重已經是不爭的事實。因而建立珠江口海域CDOM濃度的遙感反演模式，對于掌握該海域污染物的來源及水質動態變化，保護珠江口及毗鄰海域生態環境將起著重要的作用。

利用遙感技術提取河口及近岸海域CDOM濃度的模式研究，早期主要運用CZCS傳感器，隨著遙感技術的發展，SeaWiFS、MERIS、MODIS和GLI等傳感器也陸續得到較為廣泛的應用[1—6]，但這些海洋水色傳感器的空間分辨率一般在300～1 000 m之間，分辨率相對較低。在河口及近海海域，由于受陸源物質影響大，使得水質參數的空間變化較大，因而空間分辨率較低的海洋水色傳感器就不能滿足水質參數高分辨率動態監測的要求。而具有中等空間分辨率陸地遙感數據(空間分辨率10～30 m)在進行水質參數速報方面展現出了較好的優勢，利用中等空間分辨率陸地遙感數據研究河口及鄰近水域CDOM信息提取的相關工作已經開展，常用的陸地遙感數據有HJ-1/CCD、LANDSAT/TM/ETM+/OLI、CBERS/CCD、SPOT/HRV、IRS-P6/LISS-III/AWIF、EO-1/ALI、EOS/ASTER和BJ-1/CCD等[7—9]。HJ-1/CCD屬于國產衛星，具有較高的空間分辨率和時間分辨率，從2008年8月發射后，在我國近岸水體環境參數遙感反演中已得到了廣泛的應用[10—12]。

由于CDOM成分的復雜性，直接測量其濃度有一定困難，一般用某一特征波段λ0的吸收系數ag(λ0)來表示其濃度，關于λ0的選擇視不同研究領域而定。一些學者針對不同河口海域分別建立了利用遙感反射比估算CDOM的ag(λ0)遙感模式。Tiwari等，Hirtle等，Bowers等，Rochellc等和黃妙芬針對不同的河口海域分別建立了利用遙感反射比估算CDOM的ag(λ0)遙感模式[7，9—10，13—14]，其中λ0取值有412 nm、443 nm和440 nm，這些模式基本上都是采用統計方法建立，即通過現場采樣，分析CDOM濃度與模擬光譜資料的關系，然后選擇最佳波段并以此波段組合建立CDOM信息提取模式。

目前，關于渤海、黃海、東海、南海及我國幾大湖泊的ag(λ0)遙感模式已經有眾多的研究[1—3，15—16]，對于珠江口海域的CDOM特性也有一些研究。陳楚群等針對SeaWiFS數據的波段特征[2]，利用在珠江口采集的樣本，提出了利用670 nm和412 nm波段遙感反射率反演水體溶解有機碳濃度的模式，來直接作為CDOM濃度，但沒有建立ag(λ0)遙感模式。周博天等利用香港周邊海域采集的樣本[11]，選擇490 nm、555 nm和670 nm 3個波長，應用光譜指數法分別建立了提取ag(412)和ag(443)的模式，再根據ag(412)和ag(443)提取ag(440)，所提出的模式也主要針對香港周邊海域局部區域。王福利和郭衛東，通過現場實驗，對珠江口CDOM光降解程度進行了研究[17]。綜上所述，目前關于珠江口海域ag(λ0)遙感模式研究還鮮見報到。

本文利用2013年11月和2014年2月兩個航次在珠江口海域現場采集的表觀光學量及固有光學量數據，結合HJ-1/CCD的波段響應函數，模擬出較高應用精度的HJ-1/CCD衛星反演水體CDOM濃度的遙感指數模式，所建立模式可為在更廣闊的南海海域建立固有光學參量的遙感算法提供依據。

2 研究海區和方法

2.1 研究海區

研究海區包括珠江口及鄰近海域，位于21°～22°N、113°～114°E，北從虎門開始，南到珠海大萬山島以南35海里，西到珠海高欄港，東到香港的離島區，涵蓋近岸陸源影響水體和外海較清潔水體，共布設站位29個(見圖1)。珠江口海域分為東部(站點編號：D11～D17)、中部(站點編號：D21～D27)和西部(站點編號：D31～D36)3個斷面，南部海域站點編號為(R17～R19，R27～R29，R37～R39)。

試驗時間為2013年11月和2014年2月。2013年11月的測量航次，由于海況惡劣，圖中靠近南海海域的大部分站點未能測量，獲取的CDOM有效測量樣本為18個，主要集中在珠江口一帶。2014年2月的測量航次，海況比2013年11月有所好轉，所以靠近南海海域的10個站點得到測量，獲取的CDOM有效測量樣本為28個。兩個航次CDOM有效樣本總計46個，由于光譜測量對天氣穩定性的要求較高，兩個航次對應的現場光譜測量數據為33個。

2.2 采樣和測量方法

調查采用船只沿圖1布點起航采樣，然后回實驗室測量分析的方法，即在船上采集站點水樣后現場過濾并冷凍保存，然后帶回實驗室解凍后進行吸收光譜測量及分析，測量按照美國國家航空航天局(NASA)的相關規程和國家海洋監測規范標準執行[18-19]。CDOM吸收系數分析儀器采用的是美國PerkinElmer公司生產的的LAMBDA35紫外線/可見光系統(UV/VIS Spectrometer)，波長范圍為190～1 100 nm，帶寬為0.5～4 nm。水體光譜測定采用美國ASD公司生產的可見近紅外地物光譜儀(ASD FieldSpec3 350～2 500 nm)，參考板為30%反射率的標準板。測量方法依據水面之上法，采用(40°，135°)相對觀測幾何，其中觀測天底角為40°，儀器觀測方位角和太陽光夾角為135°，水體光譜測定的目的在于建立利用遙感反射比反演ag(440)模式。

圖1 站點分布圖Fig.1 The distribution of sampling sites

2.3 數據處理

考慮到實驗過程會遇到很多不確定的因素，這些因素使得實驗誤差不可避免，為了能夠更好地減小誤差，關于CDOM吸收光譜的測定采用了平行樣觀測方法，即在實驗過程中，對于每個站點采集兩個樣品進行平行測量且測量兩次，然后從測量的4組數據中選擇一組作為實驗數據，最大程度地保證數據的測量精度。

測定時，利用孔徑為0.22 μm的聚碳酸酯濾膜過濾水樣，作為CDOM樣品。按照NASA給定的海洋光學測量規范[19]，CDOM吸收系數的計算公式為:

(1)

式中，l為比色皿的光程(通常取值0.1m)，ODs(λ)是樣品相對于參比純水的光學密度(無量綱)，ODbs(λ)是經過樣品處理程序處理的空白純水相對于參比純水的光學密度(無量綱)；ODnull(λ)是在可見光長波段或近紅外波段溶解物質吸收可以假定為零的波段的表觀殘余光學密度(無量綱)，即在長波段可見光或近紅外波段的殘余吸收。將每個樣本用分光光度計測量的這些數值代入根據公式(1)計算出相應的吸收光譜。然后取出在440nm波段的光譜吸收系數，取出時采用435～445nm之間各波段吸收系數進行算術平均作為ag(440)的方法，以提高ag(440)的取值精度。

3 分析與討論

3.1 現場測定CDOM吸收系數特征

圖2a～c分別為2013年11月航次測量得到的3個斷面的CDOM光譜曲線圖，代表秋季的情況。

從圖2a可以看出，D11和D12、D13和D17、D14和D16曲線基本重合，D11和D12的值最大，ag(440)值分別為0.330 m-1和0.336 m-1，其次是D13和D17，ag(440)分別為0.290 m-1和0.289 m-1，D14和D16站點值最小，ag(440)都為0.206 m-1。D11、D12和D13站點分別位于珠江口的西斷面上、中、下區域，受珠江入海河水陸源污染物的影響為主，因而CDOM濃度高，相應ag(440)大；D17位于河流的入海口，同樣受到陸源污染物的作用，表現出較高的ag(440)值。D14位于澳門南部海域，D16位于珠海高欄島南部海域，離陸地較遠，受到海水的混合稀釋作用顯著，因而出現較低的ag(440)值。圖2b為中部斷面站點，一共7個站位，按D21至D27的順序，相應的ag(440)值分別為0.281 m-1、0.317 m-1、0.297 m-1、0.254 m-1、0.193 m-1、0.275 m-1、0.224 m-1。D21、D22、D23處于上游和中游區域，受淡水影響大，數值相對高，而D24、D25、D26和D27靠近下游和靠近南海，受海水影響大，數值相對低一些。圖2c為東部斷面，D31、D32、D34、D33這4個站點的ag(440)值分別為0.352 m-1、0.223 m-1、0.185 m-1、0.186 m-1，呈現明顯的規律變化，從入海口的上游向下游明顯減小。另外從圖2a～c還可以看到，西部和東部斷面由于受近岸生活和生產污水排放的影響，在短波段的吸收系數都超過了0.6 m-1，而中部斷面相對來說受近岸影響小一些，所以CDOM在短波的吸收系數小于0.6 m-1。

圖2 2013年11月航次不同斷面樣本CDOM吸收光譜曲線Fig.2 CDOM absorption spectrum curve of different cross section samples in November 2013 voyage

圖3a～d分別為2014年2月航次測量得到的4個斷面的CDOM光譜曲線圖，代表了冬季情況。

圖3 2014年2月航次不同斷面樣本CDOM吸收光譜曲線Fig.3 CDOM absorption spectrum curve of different cross section sample in February 2014 voyage

圖3a為西部斷面站點，和2013年11月一樣，D11、D12和D13 3個站點的CDOM在短波的吸收系數ag值和ag(440)明顯高于其余4個站點，和秋季相比，冬季的D16站點的ag值明顯高，究其原因有待進一步分析。圖3b為中部斷面站點，按D21～D27的順序，CDOM的吸收系數逐漸降低，ag(440)也呈現出明顯的規律性變化。圖3c為東部斷面站點，由上游到下游CDOM的吸收系數呈現出逐漸減小的規律性變化。圖3d為南部海域站點，從圖中可以看到，CDOM在短波的吸收系數，明顯小于東、西和中部斷面，約為其他斷面的1/3，ag(440)數值基本在0.11 m-1，表明這些站點受陸地的影響明顯較小。另外，與2013年11月相比，2014年2月ag的數據整體要小，ag最大值基本上都在0.6 m-1以下，特別是東斷面，2013年11月ag最大值接近0.7 m-1，而2014年2月ag最大值在0.6 m-1以下。

3.2ag(440)遙感模式建立及精度驗證

Bricaud等提出了CDOM吸收系數參數化模型[20]，即

(2)

式中，ag(λ)為CDOM各波長λ對應的吸收系數；ag(λ0)為CDOM在參考波長λ0的吸收系數；Sg為吸收光譜斜率，一般根據研究區域的實測吸收光譜確定，具有較強的區域性，本文對此參數不做研究。前面已經提到，在水體CDOM的研究中，一般用ag(λ0)來代表CDOM的濃度值，本文主要研究ag(440)遙感模式。關于λ0視不同的研究領域取值不同。根據公式(2)，CDOM的吸收光譜隨著波長的增加呈指數衰減趨勢，換句話說，CDOM吸收光譜在紫外和藍光波段呈現高值。因而在開闊的大洋水域，考慮信噪比和自然水體中CDOM對紫外光的衰減，λ0一般取350 nm；對于淡水，λ0一般取380 nm、375 nm和280 nm；對于近岸海域，由于短波處的大氣校正有很大的誤差，CDOM算法不能選擇短波波段，同時考慮到CDOM和浮游植物色素在藍光處吸收重疊的原因，λ0一般取440 nm[21—22]。考慮到一般的中等空間分辨率陸地遙感數據均設有藍光探測波段(430～490 nm)，且不同波長之間的吸收系數可互相轉換，因此λ0采用440 nm具有一定的普適性。

目前提取CDOM濃度的模式主要有兩大類，一類是基于水體表觀光學量，即利用單波段、雙波段或者多波段遙感反射比的組合，建立提取CDOM濃度的模式，也稱為光譜指數法；另外一類是基于水體固有光學量，利用葉綠素含量及其吸收系數，建立提取CDOM濃度的模式[23—26]。周天博等[11]針對香港海域建立的光譜指數模式，通過表觀光學量與ag(412)和ag(443)的關系模式，間接提取ag(440)。如果希望業務化運行的話，利用表觀光學量直接提取ag(440)是有效的方法之一，間接提取的模式相對會繁瑣一些，也可避開煩瑣的固有光學量測量過程。

黃妙芬等以Bowers模式為基礎[10]，針對遼東灣海域，建立了利用HJ-1/CCD通過CDOM的ag(440)反演化學需氧量的模式，取得了較好的精度。本文同樣以Bowers模式為基礎，利用2013年11月和2014年2月在珠江口及其入海口南部海域的2個航次，現場測量得到33個光譜樣本數據。利用其中22個試驗樣本，結合HJ-1/CCD的波段響應函數，模擬出利用非水色衛星HJ-1/CCD兩個寬波段(B1：430～490 nm和B3:630～690 nm)反演水體CDOM的遙感指數模式，即

ag(440)=0.108 6×exp[0.928 9(R3/R1)]

(3)

式中，ag(440)為400 nm波長對應的吸收系數，R1、R3分別為HJ-1/CCD的B1和B3波段對應的遙感反射比(sr-1)。

由于難以獲取HJ-1衛星過境時同步的水體CDOM觀測數據，故采用試驗中預留的11個樣本，模擬HJ-1相應波段的遙感反射比，帶入式(3)中，獲取估算的CDOM濃度值ag(440)，并用對應水體樣本的CDOM分析值進行驗證，結果見表1。根據表1可計算出估算值的相對誤差為9%，表明根據式(3)計算的結果具有較高的準確率。

表1 CDOM估算值誤差

3.3 模式的應用

將本文所建立的ag(440)遙感模式應用于珠江口區域晴天下獲得的12景HJ-1/CCD衛星數據，得到該區域CDOM空間分布圖。

3.3.1 HJ-1/CCD數據處理

HJ-1/CCD遙感數據是以灰度值(Digital Number，DN)進行存儲。DN值是傳感器所接受到的大氣上界上行輻射能量的量化結果，并不直接反映海表的輻射特性。因此，首先需要在像元光譜數據層次上，將DN值重新轉換成反映海表的輻射特性物理量，即測量的表觀光學量，其關系如下：

(4)

式中，Lλ為測量的表觀輻亮度；DN為原始影像象元灰度值；g和b為傳感器對應的增益和偏差值。對于HJ-1衛星CCD數據，g和b基于陸地目標進行在軌定標而獲取，可從下載數據的原數據文件中得到。已有研究表明，用陸地場定標系數獲取離水輻亮度值時，由于陸地場高反射率會導致獲取的離水輻亮度偏高[27]。基于此原因，本研究采用文獻[27]提供的基于水體目標的輻射定標系數。

太陽輻射在穿過大氣過程中，會受到大氣分子、氣溶膠的散射以及臭氧、水汽等氣體的吸收，導致遙感器接收的輻射值有一部分是來自大氣的作用。因此大氣校正是HJ-1衛星CCD數據地表參數定量反演的一個必備環節。關于HJ-1衛星CCD數據的大氣校正的方法有不少的研究[28—29]。本文主要使用遙感圖像處理軟件下的FLAASH大氣校正模塊，完成相應遙感圖像的大氣校正工作。

3.3.2 模式應用

圖4～6為將建立的遙感模式應用于珠江口而獲取的CDOM空間分布圖。從圖4～6可見，整個珠江口及其鄰近海域，CDOM的數值基本在0.07～0.25 m-1之間，遙感反演的CDOM空間分布數據與實測數據得到的分布特征基本吻合，珠江口西部的CDOM數據明顯高于中部和東部海域，2013年和2014年兩個航次的實測數據也表明了這一點。

2013年9月19日的遙感數據顯示，整個珠江口海域CDOM的數值相對比較高，最大值在0.44 m-1，而且大部分區域都高于0.2 m-1，2012年9月28日的圖像也顯示出較高的CDOM數值，最大值在0.37 m-1，而且大部分區域都高于0.19 m-1，究其原因需要更多相關數據來支撐分析。

根據陳楚群等[2]所建立的CDOM吸收系數ag(440)與CDOM濃度之間的關系模型，可按公式(5)通過ag(440)直接計算出CDOM的濃度Y(mg/L)：

(5)

以圖4c數據為例，圖4c用遙感模式反演得到的ag(440)在0.01～0.25 m-1之間，代入公式(5)后，計算得到Y值在7.35～183.7 mg/L之間。利用公式(5)計算得到的2012-2014年整個香港水域Y值在95～139 mg/L之間，周天博等[12]按照公式(5)計算出2009—2011年香港水域的3月、8月和12月的Y值在150～330 mg/L，也就是說，在2009—2011年之間的這3個月，香港水域ag(440)在0.20～0.44 m-1之間，而根據本文所建立的遙感模式在0.12～0.20 m-1之間，明顯低于周天博等的研究結論，造成差異的主要有3個原因：(1)周天博等利用HJ-1/CCD頭文件的輻射定標系數，計算結果表觀輻亮度高于本文采用的水體目標的定標系數；(2)周天博等采用的方法是先提取ag(412)和ag(443)，再建立ag(412)和ag(443)與ag(440)的關系模型，而本文是直接利用表觀光學量直接提取ag(440)；(3)周天博等研究的時段是2009—2011年，本文研究的時段是2012—2014年，由于時段不同，水體的性質必然會存在一定的差異。

圖4 2012年珠江口海域CDOM濃度空間分布圖Fig.4 The spatial distribution of CDOM concentration of Zhujiang River Estuary water in 2012

圖5 2013年珠江口海域CDOM濃度空間分布圖Fig. 5 The spatial distribution of CDOM concentration of Zhujiang River Estuary water in 2013

圖6 2014年珠江口海域CDOM濃度空間分布圖Fig.6 The spatial distribution of CDOM concentration of Zhujiang River Estuary water in 2014

4 結束語

珠江口海域是我國重要的經濟活動區域，也是我國水質污染較嚴重的區域之一。有色可溶性有機物質CDOM可以作為污染程度的“指示劑”之一，因而掌握其空間和時間變化特征具有重要的意義。本文利用2013年11月和2014年2月兩個航次實測的數據，將珠江口分為3個斷面展開分析。整體來看，西部斷面ag(440)數值高于中部斷面和東部斷面，形成高值區，反映以珠江沖淡水為主的陸源輸入特性，加上沿岸生活生產污水的排放，比東部沿岸區域要嚴重。所建立的基于HJ-1/CCD衛星傳感器的ag(440)遙感反演指數模式，經過實測數據的驗證，呈現了較高的精度。將所建立的模式應用于2012—2014年獲取珠江口海域的HJ-1/CCD數據，得到多時相的空間分布圖。圖像分析表明遙感反演的CDOM空間分布數據與實測數據得到的分布特征基本吻合，且研究區海域的CDOM濃度分布有明顯的區域性差

異。這些結論對于深入了解珠江口海域CDOM的光譜吸收特性具有重要的意義，也為進一步在南海海域建立固有光學參量的遙感算法提供了參考。

致謝：試驗和部分數據處理得到廣東省海洋與漁業環境監測中心葉四化主任和黃維聰技術員，廣東海洋大學付東洋博士、劉大召博士和王立安博士、秦皇島中科遙感信息技術有限公司李占強技術員的幫助，中國資源衛星應用中心提供了HJ-1/CCD數據支持，在此一并謝忱!

[1] 雷惠，潘德爐，陶邦一，等.東海典型水體的黃色物質光譜吸收及分布特征[J].海洋學報，2009，31(2):57-62．

Lei Hui ，Pan Delu，Tao Bangyi，et al. The spectral absorption and distribution characteristics of CDOM in the typical waters of the East China Sea[J]. Haiyang Xuebao，2009，31(2):57-62．

[2] 陳楚群，潘志林，施平. 海水光譜模擬及其在黃色物質遙感反演中的應用[J].熱帶海洋學報，2003，22(5):34-39．

Chen Chuqun，Pan Zhilin，Shi Ping. Simulation of sea water reflectance and its application in retrieval of yellow substance by remote sensing data[J]. Journal of Tropical Oceanography，2003，22(5):34-39．

[3] 吳紹淵，吳永森，張士魁. 黃、東海海洋黃色物質的衛星反演[J].海洋與湖沼，2013，44(5):1223-1228．

Wu Shaoyuan，Wu Yongsen，Zhang Shikui. The satellite retrieval of marine yellow substance in yellow sea and east china sea[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica ，2013，44(5):1223-1228．

[4] 邢小罡，趙冬至，劉玉光，等.渤海非色素顆粒物和黃色物質的吸收特性研究[J].海洋環境科學，2008，27(6): 595-598．

Xing Xiaogang，Zhao Dongzhi，Liu Yuguang，et al. Absorption characteristics of de-pigmented particle and yellow substance in Bohai Sea[J]. Marine Environmental Science，2008，27(6): 595-598．

[5] Shatrughan Singh，Eurico D Sa，Erick Swenson. Seasonal variability in CDOM absorption and fluorescence properties in the Barataria Basin，Louisiana，USA[J]. Journal of Environmental Sciences， 2010，22(10):1481-1490．

[6] Stedmon C A，Osburn C L，Kragh T. Tracing water mass mixing in the Baltic-North Sea transition zone using the optical properties of coloured dissolved organic matter[J]. Estuarine，Coastal and Shelf Science，2010，87：156-162．

[7] Tiwari S P，Shanmugam P. An optical model for the remote sensing of coloured dissolved organic matter in coastal /ocean waters[J]. Estuarine，Coastal and Shelf Science，2011，93: 396-402．

[8] Eurico J D，Richard L M. Bio-optical properties in waters influenced by the Mississippi River during low flow conditions[J]. Remote Sensing of Environment，2003，84: 538-549．

[9] Hirtle H，Rencz A. The relation between spectral reflectance and dissolved organic carbon in lake water: Kejimkujik National Park，Nova Scotia，Canada[J]. International Journal of Remote Sensing，2003，24(5):953-967．

[10] 黃妙芬，宋慶君，毛志華，等.應用CDOM光學特性估算水體COD——以遼寧省盤錦市雙臺子河和遼東灣為例[J]. 海洋學報，2011，33(3):47-54．

Huang Miaofen，Song Qingjun，Mao Zhihua，et al. The retrieval model for COD in waters using optical absorption properties of CDOM：a case study at the Shuangtaizi River and the Liaodong Gulf[J]. Haiyang Xuebao，2011，33(3):47-54．

[11] 周博天，劉湘南，吳伶，等. 基于水色遙感的香港海域黃色物質濃度反演模型[J].海洋環境科學，2013，32(1):115-124．

Zhou Botian，Liu Xiangnan，Wu Ling，et al. Retrieval model of colored dissolved organic matter concentration based on water color remote sensing in Hongkong Waters[J]. Marine Environmental Science，2013，32(1):115-124．

[12] 劉王兵，于之峰，周斌，等. 杭州灣HJ CCD影像懸浮泥沙遙感定量反演研究[J]. 遙感學報，2013，17(4):905-918．

Liu Wangbin，Yu Zhifeng，Zhou Bin，et al. Assessment of suspended sediment concentration at the Hangzhou Bay using HJ CCD imagery[J]. Journal of Remote Sensing，2013，17(4):905-918．

[13] Bowers D G，Evans D，Thomas D N. Interpreting the colour of an estuary[J]. Estuarine，Coastal and Shelf Science，2004，59：13-20.

[14] Rochellc E J-N，Fisher T R. Chromophoric dissolved organic matter and dissolved organic carbon in Chesapeake Bay[J]. Marine Chemistry，2002，77：23-41．

[15] 王林，趙冬至，楊建洪，等. 黃海北部CDOM近紫外區吸收光譜特性研究[J].光譜學與光譜分析，2012，30(12):3379-3393．

Wang Lin，Zhao Dongzhi，Yang Jianhong，et al. Near ultraviolet absorption spectral properties of chrom ophoric dissolved organic matter in the north area of Yellow Sea[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis，2012，30(12):3379-3393．

[16] 陳軍，王保軍，孫記紅，等.基于Landsat/TM影像提取太湖CDOM濃度空間分布[J].光譜學與光譜分析，2011，31(1):34-38．

Chen Jun，Wang Baojun，Sun Jihong，et al. Study on colored dissolved organic Matter concentration retrieved from Landsat/TM Imagery at Taihu Lake[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis，2011，31(1):34-38．

[17] 王福利，郭衛東.秋季南海珠江口和北部灣溶解有機物的光降解[J]. 環境科學學報，2010，30(3):606-613．

Wang Fuli，Guo Weidong. Photodegradation of DOM in the Pearl River Estuary and the Beibu Gulf of the South China Sea in autumn[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2010，30(3):606-613．

[18] Mitchell B G，Kahru M，Wieland J，et al. Determination of spectral absorption coefficients of particles ，dissolved material and phytoplankton for discrete water samples[M]∥Ocean Optics Protocols for Satellite Ocean Color Sensor Validation，Revision 4 ，Volume IV ，Chapter 4. Greenbelt，Moryland: Goddard Space Flight Space Center，2010：39-64．

[19] 國家海洋局908專項辦公室. 908項目海洋光學調查技術規程[S]. 北京:海洋出版社，2006：136．

908 Special Office Of The State Oceanic Administration. Marine optical investigation procedures of project 908[S]. Beijing: China Ocean Press，2006：136．

[20] Bricaud A，Morel A，Prieur L. Absoption by dissolved organic matter of the sea(yellow substance) in the UV and visible domains[J]. Linmal Oceanogry，1981，26：43-53．

[21] 朱建華，李銅基.探討黃色物質吸收曲線參考波長選擇[J].海洋技術，2002，22(3):10-14．

Zhu Jianhua，Li Tongji. The selection of the reference wavelength of spectra absorption curve of yellow substance[J]. Ocean Technology，2002，22(3):10-14．

[22] 王翔，楊紅，孔德星，等.長江口外海水中有色溶解有機物(CDOM)的光吸收特性[J].臺灣海峽，2010，29(4):518-523．

Wang Xiang，Yang Hong，Kong Dexing，et al. Optical absorption properties of chromophoric dissolved organic matter in the seawater of outer Yangtze Estuary[J]. Journal of Oceanography in Taiwan Strait，2010，29(4):518-523．

[23] Zhu Weining，Yu Qian，Tian Y Q，et al. Estimation of chromophoric dissolved organic matter in the Mississippi and Atchafalaya river plume regions using above-surface hyperspectral remote sensing[J]. Journal of Geophysical Research，2011，C0116：1-22.

[24] 馬榮華，唐軍武.湖泊水色遙感參數獲取與算法分析[J].水科學進展，2006，17(5):720-726．

Ma Ronghua，Tang Junwu. Remote sensing parameters acquisition and algorithm analysis of lake color[J]. Advances in Water Science，2006，17(5):720-726．

[25] Ocean Color Algorithm Working Group. Models，parameters，and approaches that used to generate wide range of absorption and backscattering spectra[EB/OL ].www.ioccg.org/ groups/ lee-data.pdf. 2003，6．

[26] Zhang Yunlin，van Dijk M A，Liu Mingliang，et al. The contribution of phytoplankton degradation to chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in eutrophic shallow lakes: Field and experimental evidence[J]. Water Research，2009，43：4685-4697．

[27] 黃妙芬，牛生麗，孫中平，等. 環境一號衛星CCD相機水體信息采集特性分析[J]. 遙感信息，2010(4): 68-75．

Huang Miaofen，Niu Shengli，Sun Zhongpin，et al. Analysis on characteristics of the water information collected by“HJ-1”satellite multispectral CCD sensors[J]. Remote Information，2010(4): 68-75．

[28] 孫長奎，孫林，麻盛芳，等.HJ-1 CCD數據大氣校正方法研究[J].遙感學報，2012，16(4):826-836．

Sun Changkuai，Sun Lin，Ma Shengfang，et al. Atmospheric correction method based on HJ-1 CCD data[J]. Journal of Remote Sensin，2012，16(4):826-836．

[29] 鄭盛，趙祥，張顥，等.HJ-1衛星CCD數據的大氣校正及其效果分析[J].遙感學報，2011，15(4):709-721．

Zheng Sheng，Zhao Xiang，Zhang Hao，et al. Atmospheric correction on CCD data of HJ-1 satellite and analysis of its effect[J]. Journal of Remote Sensing，2011，15(4):709-721．

The research on remote sensing mode of retrieving ag(440) in Zhujiang River Estuary and its application

Huang Miaofen1，Wang Difeng2，Xing Xufeng1，Wei Ji’an2，Liu Dong2，Zhao Zulong1，Wang Weixuan1，Liu Yang1

(1.SchoolofMarineEngineering，DalianOceanUniversity，Dalian116023，China;2.TheSecondInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Hangzhou310012，China)

Colored dissolved organic matters(CDOM) directly affect the optical characteristics of sea water. As one of the fundamental parameters of inverse modeling the water organic pollution content water color remote sensing，the concentration of CDOM in the water is usually indexed by the absorption coefficeient at 440 nm wavelength，ag(440). Therefore，in order to obtain the spatial variability of the CDOM concentration in the relevant areas and to extract other water environmental paramenters，it is essential to establish a remote sensing inverse model ofag(440). Applying the in-site measured apparent and inherent optical properties of Zhujiang River Estuary of southern China in November 2013 and February 2014，respectively，we established a remote sensing inverse model ofag(440) based on the HJ-1/CCD satellite. The model is then applied to Zhujiang River Estuary to obtain the spatial distribution of CDOM concentration under the clear sky between January 2012 and June 2014. The results that，(1) the in-situ measuredag(440) in Zhujiang River Estuary varied between 0.1 and 0.3 m-1，the value is obviously larger in the areas with high influence of land and river runoff than those with low influence of land and river runoff. It also shows some regular variation with differene sections; (2) the validation of the model by the in-situ data givers a relative error of 9%，indicating a high accuracy of the inverse model; (3) the CDOM spatial distribution data from the inverse model are in good agreement with the observation，in the whole Zhujiang River Estuary and the adjacent areas，ag(440) varies between 0.07 and 0.31 m-1，and the value is higher in the western part of the estuary than the eastern part．

Zhujiang River Estuary; CDOM;ag(440); remote senseing

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.007

2014-07-20；

2014-12-22。

國家科技支撐計劃項目——粵港澳水量與水環境遙感監測應用系統(2012BAH32B01-4)；國家自然科學基金項目——石油類污染水體固有光學特性研究與反演(41271364)；國家海洋公益性行業科研專項——海洋生態環境監測儀器產業化及示范應用研究(201005025-04)。

黃妙芬(1963—)，女，廣東省汕頭市人，教授，博士，從事水色遙感和熱紅外遙感研究。E-mail:hmf808@163.com

P716

A

0253-4193(2015)07-0067-11

黃妙芬，王迪峰，邢旭峰，等. 珠江口海域ag(440)遙感模式研究及應用[J]. 海洋學報，2015，37(7): 67-77，

Huang Miaofen，Wang Difeng，Xing Xufeng，et al. The research on remote sensing mode of retrievingag(440) in Zhujiang River Estuary and its application[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(7): 67-77，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.007