چکیده: پایش ترکیبات کیفی آب در پهنه های آبی مثل کلروفیل-a، مواد معلق و مواد آلی زرد رنگ محلول در آب یک ضرورت شناخته شده برای متخصصین آب و محیط زیست است. اما بررسی تغییرات زمانی و مکانی ترکیبات کیفی آب با روش های سنتی اندازه گیری میدانی، بسیار مشکل، وقت گیر و هزینه بر است. در چند دهه اخیر سنجش از دور به ابزار بسیار مفید و کارآمدی، در زمینه مطالعات کیفی آب تبدیل شده است. در حال حاضر تقریبا برخی از پارامترهای کیفی آب با این روش به طور معقول قابل اندازه گیری و کمی سازی هستند. با این وجود یکی از مهم ترین چالش های اصلی در سنجش از دور کیفی آب، یافتن و یا توسعه روش های مدل سازی مناسب است به طوری که این روش ها قادر باشند در پهنه های آبی مختلف پارامترهای کیفی آب را از تصاویر ماهواره ای با دقت معقول استخراج نمایند. در این پایان نامه عملکرد و دقت پنج مدل معکوس Case 2 سنجنده MERIS، شامل MEGS، C2R، FUB\WeW، ALM و هیبرید ALM-ANN، در دریای خزر به منظور استخراج کلروفیل-a، رنگدانه کل، مواد معلق و مواد آلی زرد رنگ، با استفاده از داده های میدانی مورد ارزیابی و اعتبار سنجی قرار گرفت. نقش تصحیح اثرات مجاورتی با استفاده از پردازشگر ICOL‌، بر میزان بهبود دقت مدل سازی این روش های معکوس نیز در این منطقه بررسی شد. همچنین با استفاده از روشهای تجربی مختلف سعی شد الگوریتم های مختلفی به منظور استخراج عمق سکی (شفافیت) از تصاویر MERIS توسعه یابد. در بخش ارزیابی مدل های معکوس، انطباق داده های میدانی با اطلاعات ماهواره ای بر اساس سه حالت مختلف برداشت اطلاعات (پیکسل مرکزی، میانگین 3x3 پیکسلی و میانه 3x3 پیکسلی) انجام شد. در این بخش، نتایج ارزیابی مدل های معکوس در مورد استخراج کلروفیل-a و رنگدانه کل، نشان داد که بهترین مدل معکوس برای استخراج این پارامترهای کیفی در دریای خزر، مدل معکوس هیبرید ALM-ANN است. در مورد استخراج CDOM، مدل های معکوس را می توان به ترتیب اولویت به صورت ALM، C2R، FUB\WeW و MEGS رده بندی نمود. برای استخراج SPM نیز نتایج ارزیابی مدل های معکوس نشان داد، که مدل معکوس ALM دارای بهترین عملکرد و مدل معکوس MEGS دارای ضعیف ترین عملکرد در مدل سازی SPM در دریای خزر می باشند. همچنین نتایج ارزیابی مدل ها در حالت های مختلف پیکسلی نشان داد که میانگین جعبه پیکسلی 3x3، بهترین روش برای استخراج داده های کیفی از تصاویر ماهواره ای در مدل سازی Chl-a، SPM و CDOM است. در مورد استفاده از پردازشگر ICOL، نتایج ارزیابی مدل ها معکوس نشان داد که استفاده از این پردازشگر در مدل سازی کلروفیل-a و رنگدانه کل تنها باعث بهبود دقت مدل سازی ALM می شود. در مورد مدل سازی CDOM نیز استفاده از پردازشگر ICOL تنها باعث بهبود دقت مدل سازی C2R شده است. همچنین در مدل سازی SPM، پردازشگر ICOL، دقت مدل سازی دو مدل C2R و FUB\WeW را بهبود بخشیده است. از طرفی عملکرد مدل های معکوس مختلف در راستای یک مقطع عرضی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که هر پنج مدل معکوس تقریبا از رفتار مدل سازی مشابهی برخوردار هستند. با استفاده از این مقطع عرضی مرز بین آب های ساحلی و آب های آزاد نیز تعیین شد (حدود 8 کیلو متر). همچنین عملکرد دو مدل معکوس C2R و MEGS به منظور استخراج کلروفیل-a با استفاده از روابط بایو اپتیکال جدیدی که برای دریای خزر توسعه یافته بود، مورد ارزیابی و اعتبار سنجی قرار گرفت. نتایج اعتبار سنجی نشان داد که عملکرد مدل معکوس MEGS با استفاده از این روابط بایواپتیکال جدید، بهبود قابل ملاحظه ای یافته است. البته در مورد مدل معکوس C2R، اعمال این روابط جدید، تاثیر زیادی بر بهبود عملکرد مدل سازی کلروفیل-a نداشته است. نتایج قیاس این دو مدل اعتبار سنجی شده با مدل هیبرید ALM-ANN، بار دیگر نشان داد که مدل هیبرید ALM-ANN، بهترین مدل معکوس برای بازیابی کلروفیل-a در دریای خزر است. نتایج اعتبار سنجی با استفاده از روش Shifting در مورد CDOM و SPM نیز نشان داد که این روش تاثیر قابل ملاحظه ای بر بهبود دقت مدل سازی مدل های معکوس بخصوص C2R و ALM دارد. در مورد مدل سازی عمق سکی با استفاده از داده های انعکاسی در TOA و BOA، نتایج نشان داد که روش رگرسیون خطی ساده می تواند مدل عمق سکی ساده و معقولی را برای دریای خزر ارائه نماید. با این وجود نتایج کلی مدل سازی عمق سکی بیانگر آن است که روش ALM بهتر از بقیه روش های تجربی است. سرانجام با استفاده از مدل های معکوس مختلف، نقشه های توزیع مکانی غلظت ترکیبات کیفی آب در دریای خزر با استفاده از تصاویر MERIS تولید شد