基于上述的空间误差模型理论推导，本研究以GF-1 WFI 16 m高空间分辨率遥感数据为基础，通过空间变异分析和空间聚合方法，分析我国近岸/内陆水体典型水环境要素的遥感尺度误差。具体流程是:①针对各个研究区域，利用多景GF-1高分影像，分析统计各个区域在不同空间尺度下(32，96，256，496，756，992 m)的悬浮颗粒物像元内空间变异(即空间标准差)；②采用最常用的二类水体悬浮颗粒物反演模型，利用空间误差定量函数，研究不同空间尺度下的误差分布结果。

图5-8给出了各个研究区域的遥感反射率数据的平均空间变异(标准差)随着空间尺度的变化情况。首先，随着空间分辨率的不断降低，所有区域的空间变异水平均逐渐升高，但是升高程度受到区域化特征的影响；其次，近岸/内陆水体和南海水体的空间变异变化特征存在较大差别，南海水域由于空间上相对平静，因此其空间标准差较低，且随空间尺度变化不明显，然而近岸/内陆水体空间标准差较大，且随着空间尺度的降低标准差显著增大。以鄱阳湖为例，当空间分辨率由32 m降低到992 m时，其空间标准差由0.002增大到0.012，其他水体的也表现出增大趋势，但增量略低于鄱阳湖。这种差异的影响因素可能为在研究期间鄱阳湖存在的高强度的采砂活动，导致其水环境空间变异程度剧烈增大。

图5-8　空间分辨率变化对像素内变异的影响分析

为了分析空间尺度变化引起的空间变异对悬浮颗粒物的定量化影响，考虑到GF-1 WFI数据的波段设置特点和辐射特性，本研究选择了二类水体悬浮颗粒物反演较为常用的基于红光波段的幂指数反演模型(Zhang，Dong et al.，2014；Feng et al.，2012)，并利用鄱阳湖多年实测数据针对GF-1WFI数据对该模型进行了参数化，得到TSS反演模型为

图5-9展示了空间尺度变化对悬浮颗粒物定量反演的误差(单位:mg/L)，分析的基准颗粒物浓度为18 mg/L。空间尺度变化引起的悬浮颗粒物反演误差的趋势与图5-8所示的空间变异标准差的趋势一致。南海水体悬浮颗粒物受空间尺度变化的影响较小，而其他近岸/内陆水体的悬浮颗粒物误差则随着空间尺度的降低急剧增大。且受到指数模型的共同增大关系影响，悬浮颗粒物误差的增大程度要远大于空间标准差的变化程度。以鄱阳湖为例，当空间分辨率由32 m降低到992 m，其悬浮颗粒物误差由0.5 mg/L快速上升到6.5 mg/L。

图5-9　空间尺度变化对悬浮颗粒物定量反演的误差影响

以此分析为基础，本研究将空间尺度误差进一步扩展到了各研究区域的空间分布上。图5-10、图5-11、图5-12、图5-13、图5-14、图5-15分别显示了鄱阳湖、太湖、渤海湾、长江口、珠江口和南海在各个空间监测尺度(包括32，96，256，496，756和992 m)下的空间尺度误差空间分布图。由于采用了真实的遥感反射率数据作为空间尺度误差模型ε中ρmean的输入，且真实的遥感反射率数值多存在高于模拟值0.03 sr-1的情况，因此真实的空间尺度误差值域范围远高于模拟状态(图5-9)。以鄱阳湖为例，根据多年实测结果，鄱阳湖的水体的遥感反射率在红光波段为0.01~0.08 sr-1之间，因此其空间尺度误差最大范围将远高于模拟状况下的6.5 mg/L。

图5-10　鄱阳湖空间尺度误差分布图

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图5-11　太湖空间尺度误差分布图

图5-12　渤海湾空间尺度误差分布图

图5-13　长江口空间尺度误差分布图

图5-14　珠江口空间尺度误差分布图

图5-15　南海空间尺度误差分布图

综合鄱阳湖、太湖、渤海湾、长江口、珠江口和南海的6个研究区域的空间尺度误差随空间尺度变化的分布图，可以得出类似于模拟状况下的结论，即随着空间尺度的不断降低，空间标准差逐渐增大，受非线性模型和空间变异的共同影响，悬浮颗粒物的空间尺度误差逐渐增大。当空间分辨率由32 m降低到992 m，上述六个区域的空间尺度误差均值为:鄱阳湖由约3 mg/L增大到约35 mg/L，太湖由约3 mg/L增大到约21 mg/L，渤海湾由约4 mg/L增大到约17 mg/L，长江口由约4 mg/L增大到约22 mg/L，珠江口由约4 mg/L增大到约20 mg/L，南海由约1 mg/L增大到约4 mg/L。

6个研究区域的空间误差分布图进一步揭示出空间尺度误差的典型区域化特性:不同研究区域的空间尺度误差差异明显，以鄱阳湖为典型高动态水体为例，其受到流域内五河来水来沙和湖区内高强度采砂活动的影响，水环境表现出高度空间变异，尤其是在河道和中部，南部湖区的采砂区域，同一尺度下空间尺度误差较大，不同尺度下误差受尺度变化影响较其他水体更严重；而太湖中部、渤海远岸水域、珠江口远岸水域和南海海域其空间尺度误差相对较低，且随着空间尺度的变化差异不明显，误差水平相对稳定。但在上述区域的近岸、靠近河流交汇处等区域，空间尺度误差也表现出类似鄱阳湖高动态变异水体的空间尺度误差特性。因此空间尺度误差具有典型的区域化特性，在针对不同区域的空间误差分析及校正时需具体考虑研究区域的自身空间变异特性。同时，本研究此处只考虑了单变量的幂指数悬浮颗粒物模型，更精细的空间尺度误差研究需要考虑多变量及多种函数模型的反演模型，但是本研究揭示的空间尺度变异和尺度误差的特性及影响趋势，可以为水环境定量遥感高精度监测和算法模型的发展提供理论和应用支持。