水体悬浮泥沙动态监测的遥感反演模型对比分析——以鄱阳湖为例

水体泥沙是进行水环境监测及研究与泥沙输移有关的侵蚀、沉积过程所带来的灾害问题的关键因素,实现悬浮泥沙遥感定量动态监测的关键在于建立合适的反演模型。采用实测光谱模拟TM/ETM 和MERIS数据,对比分析了单波段和波段比值遥感因子构建的5种常用的经验半经验模型。结果表明,以MERIS第7波段遥感反射率为遥感因子建立的对数模型最适宜鄱阳湖地区悬浮泥沙的动态监测。     

厦门环东海域整治过程悬浮泥沙变化遥感监测

选用2005-2007年福建省干季（10月～2月）三个时相中潮位的中巴卫星CCD数据,利用泥沙指数SI=（ch2＋ch3）／（ch2／ch3）提取厦门环东海域悬浮泥沙信息．与现场浊度的对比表明,该泥沙指数能较好地反映悬浮泥沙的相对分布．泥沙指数图像显示,该海域悬浮泥沙浓度分布具有浅海高、深海低,从两岸向中部降低的特点;与2005年10月相比,2007年1月整治过程中清淤吹填使海域面积有所减小,但湾中上部高、中高浓度泥沙明显增加;到2007年11月,清淤吹填基本完成,海域高、中高浓度悬浮泥沙总比2005年10月约减少14km2．综合整治使得整个环东海域悬浮泥沙含量明显降低．     

二类水体悬浮泥沙遥感反演算法综述

鉴于二类水体本身光学性质的复杂性及其与人类生产活动的密切关系,利用遥感数据监测二类水体水质受到了国内外学者的普遍关注,成为海洋学领域的热点问题。悬浮泥沙含量是表征水质优劣的一个重要参数,众多研究致力于建立悬浮泥沙反演模型的研究,定量反演二类水体悬浮泥沙浓度。该文总结了近年来二类水体悬浮泥沙遥感反演算法的研究进展。悬浮泥沙定量反演模型大致可分为以下三类：1）利用水体光学特性和水体组分之间关系建立的经验模型;2）综合经验模型和物理模型构建的半分析模型;3）基于辐射传输模型和生物光学模型建立的物理模型。针对目前反演算法存在的主要问题,提出未来的研究需加强反射率光谱曲线研究、开发高光谱遥感数据以及综合多源数据信息等方面的内容。     

杭州湾冬季表层水体悬浮泥沙质量浓度的逐时变异

通过杭州湾3个代表性站位的日内连续观测数据,对其冬季表层水体悬浮泥沙质量浓度的逐时变异进行研究,分析不同的潮时、潮型以及风速等因素对悬浮泥沙的质量浓度变化的影响.结果表明:风速较小且稳定时,不同涨落潮时引起的流速变化是杭州湾悬浮泥沙质量浓度变化的主要原因;在风力较大且不稳定时,风力作用引起的泥沙再悬浮可能会导致悬浮泥沙质量浓度变化异常.     

悬浮泥沙浓度的测量

分析了悬浮泥沙浓度测量的几种方法的原理及目前的研究进展,为悬浮泥沙浓度测量的进一步创新研究和河口海岸研究中新技术的运用提供科学的依据和建议.     

湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演web服务体系的实现

以实现湖泊水体悬浮泥沙遥感定量反演空间信息共享服务和互操作为目标,设计了WebService技术支持下的泥沙反演服务总体框架,并在此基础上系统地阐述了泥沙反演的web服务体系.对内陆湖泊悬浮泥沙遥感定量反演模型进行服务的分解,获得能实现单一功能的原子服务,网络用户可以针对不同的数据和特殊的应用将原子服务进行动态组合和自由定制,服务器将自动将这些原子服务拼接成能完成特定功能的服务链.     

悬浮泥沙浓度的测量

本将分析悬浮泥沙浓度测量的几种方法的原理及进展，为悬浮泥沙浓度测量的进一步创新研究和河口海岸研究中新技术的运用提供科学的依据和建议。     

悬浮泥沙定量遥感综合模式及其在珠江口的应用

从太阳光在水体中传输的物理机制入手,引入水体光学厚度概念,根据辐射传输理论,推导出悬浮泥沙定量遥感的综合模式,该模式具有明确清晰的物理意义.并且该模式在条件简化下几乎包含了前人所推导的所有半经验模式,包括线性模式、对数模式、Gordon模式、负指数模式、统一模式.将该模式应用于珠江入海口水域的悬浮泥沙调查与监测中,取得了不错的效果.     

MODIS/Terra辅助的HJ-1B CCD1数据悬浮泥沙浓度反演研究

针对MODIS/Terra传感器服役时间超期需要后续卫星延续观测以及国产陆地卫星数据水环境遥感应用问题,以深圳湾为研究区域,利用2007年～2008年获取的40个现场实测数据与MODIS/Terra NIR-SWIR大气校正反射率数据建立MODIS悬浮泥沙浓度反演模型,以此为基础,反演2010年～2012年4景MODIS悬浮泥沙浓度分布状况,展开同步的瑞利散射校正反射率(Rrc)多波段组合因子的HJ-1B CCD1影像悬浮泥沙浓度反演模型对比研究.结果表明,在不进行气溶胶校正的情况下,HJ-1B CCD1数据波段比值算法(Rrc(660)/ Rrc(560))可以有效实现深圳湾悬浮泥沙浓度的反演,反演模型的决定系数为0.88,均方根误差为7.19 mg/L,模型验证的相对误差为7.45%,该研究对于进一步推进水环境遥感监测有一定的积极意义.     

基于World View-2影像的西溪湿地悬浮泥沙遥感监测

西溪湿地作为城市次生湿地,其生态和旅游功能为人们所重视,因此监测其水质安全尤为重要．水体中悬浮泥沙浓度是评定水质的相关参数之一,利用环境遥感技术可对水体的悬浮泥沙浓度信息进行监测．以西溪湿地2个时相的World View-2影像为主要数据源,通过水体光谱测量及水样采集,建立悬浮泥沙定量反演模型,并利用实测数据对反演模型精度进行验证评估．研究结果表明：1）采用第三、第五波段遥感反射率比值模型可削弱大气影响,突出悬浮泥沙信息,模型平均相对误差为19.98%;2）采用FLAASH大气校正方法,影像所有波段平均相对误差为17.58%;3)2011年、2013年选用的单景影像反演结果显示西溪湿地悬浮泥沙平均浓度分别为7.48mg/L、9.35mg/L,且湿地各区域悬浮泥沙浓度差异明显;4）采用合适的大气校正和悬浮泥沙反演模型,World View-2影像可较好地应用于西溪湿地悬浮泥沙浓度的遥感监测．     

基于ASD光谱仪的悬浮泥沙光学衰减系数研究

 设计了基于ASD光谱仪的玻璃水槽实验,测量人工光源穿透不同水深、不同质量浓度含沙水体的辐亮度,以纯水为参照,得出了某一粒径组成下不同质量浓度悬浮泥沙在350~920 nm波段范围内的光学衰减系数。实验泥沙样本的光学衰减系数光谱特征单一,随着波长的增大逐渐减小,表现为一条略倾的曲线,且正比于泥沙质量浓度。在0~0.15 m深度范围内的,相同质量浓度的泥沙光学衰减系数随水深的变化可以忽略不计。从350~920 nm,实验泥沙样本的单位质量浓度光学衰减系数从0.084缓慢减小至0.069 m²/g。     

利用地面光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度

为研究用高光谱数据反演悬浮泥沙质量浓度的方法,以近海悬浮泥沙为实验材料,配制了不同质量浓度悬浮泥沙样品,利用2种方法对样品进行建模:一种是将可见光和近红外光谱进行小波变换并将小波低频系数以偏最小二乘回归建模,另一种为波段组合法.利用交叉检验方法,分析了交叉检验结果,并将2种方法建立的模型进行了比较.研究表明:波段组合法中,TM4与TM1波段反射率比值的指数模型效果最好;在预测能力上,小波偏最小二乘模型总体上比波段组合模型精度高并且稳定性好,适用于悬浮泥沙光谱定量分析.     

杭州湾水体污染的遥感监测应用研究

杭州湾是我国近海岸污染较为严重的区域,传统技术监测污染源面临困难.文章运用遥感技术对杭州湾附近的排污点进行动态监测,快速定位污染源的位置并圈定被污染的水体范围.监测结果发现研究区域内共有13处污染源,其中12处分布在杭州湾南岸,1处分布在杭州湾北岸,水体污染最严重地区为杭州市萧山区,该区域内发现污染源共10处.结合野外实地调查资料,分析污染源的扩散趋势、影响范围和原因,为杭州湾地区的水资源保护和规划提供准确信息.     

基于TM影像的长江口悬沙浓度遥感反演定量模式研究

近年来,由于水利工程等因素,长江入海径流量变化较大并导致入海泥沙量明显呈下降趋势,必会影响海岸带环境．利用遥感技术研究泥沙含量不仅速度快,效率高,周期短,而且对分析河口海岸带冲淤变化,研究流域入海物质通量、物质循环、河口沙洲变化,港口建设,航道治理以及海岸带环境管理都有十分重要韵意义．利用长江口TM影像数据以及现场采集的多个长江口表层悬沙浓度数据,建立悬沙浓度遥感定量反演模式．通过对遥感数据预处理,运用不同的悬沙反演模式进行回93分析,得到低浓度悬沙水体运用多项武模式反演效果较好,高浓度表层悬沙水体运用乘幂模式反演效果较好,同时应用Arcgis软件绘制成悬浮泥沙空间分布图,并归纳出长江口悬沙分布和输移的基本规律．     

内陆水体泥沙含量遥感模型初探

文章针对当前水资源不合理利用和水污染所造成的水资源危机的问题，以数学建模思想为指导，从含沙水体光谱特征出发。根据光谱传播的物理性质，建立了关于遥感影像与含沙水体光谱特征间相互联系的数学模型。即遥感图像灰度值与出水反射率的相互关系。最终实现对内陆河流湖泊的含沙状况进行实时、动态、快速的监测。     

用FY-1D数据估算珠江口海域悬浮泥沙含量

以珠江口海域作为研究对象,以气象卫星FY-1D数据为信息源,通过遥感监测值与准同步珠江口实测悬浮泥沙含量的对比分析,建立基于FY-1D数据的悬浮泥沙含量遥感估算模型.研究表明,FY-1D可用于近岸水域悬浮泥沙的遥感监测,在动态监测方面有明显优势,可作为现有海洋采样观测的补充手段.     

遥感与GIS支持下杭州湾北岸湿地空间威胁性分析与评价研究

杭州湾北岸地处上海市最南端,是我国滨海湿地集中分布区域之一.受自然要素和人类活动的复合影响,该区域湿地资源的数量和结构不断发生变化,湿地生态系统受到威胁.选用高空间分辨率遥感影像,以1hm2以上湿地斑块作为基本评价单元,选择城镇化水平、化工水污染风险、外来湿地植物入侵及海岸侵蚀4种主要评价指标,基于3S技术与层次分析法分析和评价杭州湾北岸湿地受威胁现状.结果表明:(1)杭州湾北岸湿地90%以上受威胁程度处于中低等水平;(2)威胁等级极高的湿地斑块数量不多但分布集中,主要分布于杭州湾北岸金山区滨海淤泥质地带;(3)遥感和GIS技术结合可有效用于湿地空间威胁性分析,其结果可为杭州湾北岸湿地保护和管理提供科学依据.     

大风江典型工程流场变化特征及悬浮泥沙扩散数值模拟

悬浮泥沙扩散会导致局部海域悬浮物增加,对区域海洋生态环境造成一定影响。本研究以大风江大桥为例,基于MIKE21模型分析了大风江潮流场变化和悬浮泥沙扩散特征。结果表明,大风江以往复流为主,涨急时最大流速为0.80m/s,落急时最大流速为0.89m/s,落急流速(平均流速为0.42m/s)大于涨急流速(平均流速为0.28m/s)。大桥建设对大风江的流场影响有限,主要影响范围为桥的东北端海域。当悬浮泥沙在低潮释放时,落潮期间浓度10mg/L的包络面积(10.11km²)远大于涨潮期间的包络面积(1.10km²)。同时落潮时最远扩散距离为7.15km,涨潮时最远扩散距离为2.69km。悬浮泥沙的扩散会对周边海域的水质造成一定影响,因此建议控制施工规模并采取防污帘等措施来减少悬浮泥沙扩散。     

徐州市土地利用变化的遥感监测

以1987、1994、2003年的卫星遥感图像TM为主要数据源,利用神经网络分类法提取出土地利用类型信息,计算出徐州市各土地利用类型数量、比例以及土地利用类型变化的变化率指数,在此基础上构建起土地利用变化的空间分布图,据此分析了徐州市16年来土地利用时空变化特征.结果表明:建设用地和水体的面积急剧增长致使耕地的面积大幅度减少,煤炭资源的开采是引起耕地塌陷积水以及村庄搬迁的重要原因.