非传统湖泊水色遥感的现状与发展

外界环境条件以及自身因素的驱动,改变了传统湖泊水色遥感垂向均一的理论假设前提,基于垂向非均匀条件的湖泊水体水色参数的遥感称之为非传统湖泊水色遥感.本文分析了传统水色遥感面临的挑战,且非传统湖泊水色遥感中藻类叶绿素a浓度的垂向分布类型及其定量表达、水下光场分布的定量表达模型与数值模拟方法,给出垂向异质水体遥感反射比的定量表达式,分析了藻类垂向异质对水色参数遥感反演模型的影响,最后提出下一步需要重点关注的问题.     

湖泊水色遥感研究进展

从卫星传感器、大气校正、光学特性测量、生物光学模型及水体辐射传输、水质参数反演方法等方面,系统分析了湖泊水色遥感的发展现状.湖泊水体物质组份的复杂性以及卫星传感器与实际需求的矛盾决定了湖泊水色遥感的难度.目前湖泊水色遥感在一些关键问题上仍没有实质性进步,离水色遥感监测的业务化尚有一段距离.令人欣慰的是,卫星传感器以及水色遥感反演算法的不断发展和进步,让我们看到了胜利的曙光.     

秋季太湖悬浮物高光谱估算模型

2004年10月,在太湖设置67个采样点,现场测量了水体遥感反射比、后向散射系数和辅助参数,实验室分析了水体的悬浮物浓度和水色要素吸收系数.本文在对遥感反射比光谱分析的基础上,比较了几种水体遥感反射比光谱估算悬浮物浓度的方法,结果发现广泛应用的带比值项的算法,虽然可以应用于太湖总悬浮物浓度估算,但是普遍存在相对误差较高的弱点.通过对光谱的分析,确定了750hm单波段算法的参数,并提出了利用近红外812nm波峰高度来估算水体悬浮物的方法.文中还详细阐述了为什么比值算法等在太湖水体悬浮物浓度估算中相对误差比较高,并解释了利用近红外估算精度高的原因,并指明以上算法在遥感应用中的优点和不足,以及现实水体(水质)遥感对现有遥感器配置和遥感算法的需求.     

基于卫星遥感的太湖蓝藻水华时空分布规律认识

由于大尺度水文模型和无资料区水文研究是当前国际水文研究的重点和难点,通过参数区域化方法来估计大尺度区域和无资料区的模型参数值成为了研究的热点之一将HBV模型应用于东江流域及其子流域,采用代理流域法和全局乎均法来估计该区域内无资料流域的模型参数研究表明：HBV模型能较好得用于东江流域径流模拟;交叉检验中,较小的序和ME值对应的参数,其转移效果不一定比较大的R^2和ME值对应的参数转移效果差;全局平均法中,面积权重平均值和泰森多边形插值后平均并不能明显改进子流域算术平均值估计无资料流域的模型参数的模拟结果;两者都能有效用于东江流域无资料流域的参数估计,且效果相差不大。     

中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略

我国湖泊数量多、类型全、分布广,湖泊的形成演化不仅受流域自然环境因素及变化的影响,而且还深受人类活动的干扰,呈现出不同的区域演变特征和生态环境问题.近几十年来,我国湖泊数量、面积和分布都发生了较为显著的变化,并面临着湖泊萎缩与调蓄能力减少、水质下降与富营养化加重、生物多样性减少与生态退化、河湖水力和生态联系阻隔以及湖岸线和环湖地带过度开发等问题,引发一系列生态与环境后果,严重影响流域居民日常生活和经济的可持续发展.本文通过大量湖泊野外考察和调查,查清了我国面积大于1km2湖泊的数量、面积和分布状况,结合历史湖泊调查和相关研究资料,系统分析了近几十年我国湖泊面临的重大生态环境问题及区域特征,提出了我国湖泊保护的策略.     

东太湖CDOM吸收光谱的影响因素与参数确定

CDOM吸收特性是湖泊水色遥感的重要研究内容之一,影响着水体的遥感反射率;吸收光谱的形状一般符合波长的负指数关系,但不同水体的形态因子即S值是不同的.实地采集东太湖水样,实验室测量叶绿素、悬浮物质以及黄色物质的组份含量,室内测试计算水样的CDOM吸收光谱,根据光谱曲线形状,把样点分为三组,分别进行考察,结果发现对东太湖春季水体而言,浮游植物的降解对CDOM吸收具有重要甚至主导作用;水体中有机悬浮颗粒占有一定的比例,在测试或计算东太湖总的吸收或散射系数时,必须充分考虑有机悬浮颗粒的吸收与散射特性,否则会带来较大的误差;以500nm为分界点,把300—700nm的波段范围分为两个部分即300—500nm和500—700nm,分别定义CDOM吸收光谱的曲线斜率即S值,可以提高CDOM吸收光谱的估测精度,把S值定义为随波长线性变化的函数,可以进一步提高CDOM吸收光谱的估测精度,对东太湖春季水体而言,当:300≤λ<500nm时,S(μm-1)=-0.0193×λ 20.821,当500≤λ≤700nm时,S(μm-1)=-0.0121×λ 16.003.     

越南东部近岸区域水产养殖塘分布及其对近海水体中叶绿素a质量浓度的影响

近岸区域水产养殖的无序化和集约化扩张会引起一系列水环境问题。利用2015年覆盖越南东部近岸区域的无云或少云的Landsat 8 OLI影像18景,采用面向对象与决策树相结合的分类方法,生产了研究区水产养殖塘空间分布数据;再利用近海水体中叶绿素a质量浓度数据,分析越南东部近岸区域水产养殖塘对近海水体中叶绿素a质量浓度的影响。研究结果表明,2015年,越南东部近岸区域水产养殖塘呈现南北多、中间少的空间分布格局,水产养殖塘总面积为8 947.29 km2;其中,湄公河三角洲的水产养殖塘面积最大,其约占总面积的84.93%;水产养殖塘面积与近海水体中的叶绿素a质量浓度显著正相关,而且水产养殖塘面积与距离海岸线80 km范围内近海水体中的叶绿素a质量浓度关系更密切;近岸区域水产养殖塘面积对近海水体中的叶绿素a质量浓度的影响有季节差异,整体上,春季和秋季其对近海水体中的叶绿素a质量浓度的影响较大。     

广州市海洋防灾减灾信息化建设成果及其应用

阐述广州市海洋防灾减灾信息化建设现状,介绍了广州市海洋防灾减灾信息化建设成果:广州市海洋综合观测系统、风暴潮风险评估与预警系统,并以台风"妮妲"为例介绍了观测和预报预警两个系统在海洋防灾减灾中的应用。结果表明:海洋综合观测系统在台风期间可对水文及气象要素进行连续实时的观测并提供有效的灾害天气观测数据,预报预警系统可对风暴潮漫滩进行模拟并对风暴潮灾情进行预评估,为防灾减灾提供决策依据。最后对广州市海洋防灾减灾信息化建设的特点和不足进行了总结,并对未来海洋防灾减灾信息化建设提出了具体规划。     

富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性

固有光学特性是水体光学特性的重要内容，掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性，是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪，通过实验室纯藻培养，研究微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Dolichospermum）和束丝藻（Aphanizomenon）3种典型水华蓝藻的固有光学特性，并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明，3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰，微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大，鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大；束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高，鱼腥藻次之，微囊藻最低；固有光学特性影响因子分析表明，色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度（叶绿素a或藻蓝素）的增加而增大；当蓝藻中藻蓝素占比增加时，3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降；而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此，3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持.     

长江中下游大型湖泊水体固有光学特性:Ⅰ.吸收

吸收系数是水体固有光学特性的重要组成部分,也是构建水色参数高精度遥感模型的基础,具有重要的研究意义.本文针对长江中下游三大淡水湖——鄱阳湖(2010 10、2011 08)、太湖(2008 10、2011 08)和巢湖(2009 10)进行5次野外实验,以International Ocean Colour Coordinating Group(IOCCG)2000年报告"Remote Sensing of Ocean Colour in Coastal,and Other Optically-Complex,Waters"为基础,对水体不同光学主导类型进行分类;并根据a_d(非色素颗粒物吸收)、a_ph(浮游植物色素吸收)、a_g(有色可溶性有机物吸收)等不同主导类型光谱曲线特征差异,引入a_d-g(主导类型a_d、a_g、a_d-a_g的合并类型)和a_ph-related(主导类型a_d-a_ph、a_d-a_ph-a_g的合并类型)类型,对主导类型进行归纳合并.结果显示:秋季,鄱阳湖、太湖、巢湖的主导类型较为单一,分别为a_d、a_d-a_g、a_d-a_ph-a_g;夏季,鄱阳湖和太湖同为两种类型共同主导,分别为a_d、a_d-a_g,a_d-a_ph-a_g、a_d-a_ph.总体来说,鄱阳湖夏、秋季和太湖秋季主导类型都属于a_d-g类型,而太湖夏季和巢湖秋季则属于a_ph-related类型.另外,分别针对Gons和Gitelson叶绿素a模型假设条件进行验证,发现不同湖泊水体及不同主导类型下其适用性程度不一致.