渤海海洋悬浮泥沙二元特征参数MODIS遥感反演模型研究

This paper brought out a new idea on the retrieval of suspended sediment concentration, which uses both the water-leaving radiance from remote sensing data and the grain size of the suspended sediment. A principal component model and a neural network model based on those two parameters were constructed. The analyzing results indicate that testing errors of the models using the two parameters are 0.256 and 0.244, while the errors using only water-leaving radiance are 0,384 and 0.390. The stability of the models with grain size parameter is also better than the one without grain size. This research proved that it is necessary to introduce the grain size parameter into suspended sediment concentration retrieval models in order to improve the retrieval precision of these models.     

基于半分析模型的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演

悬浮泥沙浓度是海洋质量和环境评价的重要参数之一,遥感技术可以实现对海洋水色要素基础信息实时、连续、大范围监测,是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段。然而,现今并没有一个通用的模型可以实现对所有复杂水体悬浮泥沙浓度的反演。该文基于野外站点观测、结合研究区水体光谱特性,构建了基于多波段准分析算法(QAA)的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演半分析模型,并利用Landsat TM遥感数据,对研究区悬浮泥沙浓度进行了反演,制作了悬浮泥沙浓度空间分布图。研究结果显示,该文构建的半分析模型与前人研究的经验统计模型相比,具有更高的精度和普适性,相对误差达到18.28%;研究区的悬浮泥沙浓度整体较低,平均泥沙浓度为27mg/L,且呈现近海大于远海、南部海域大于北部海域的规律。     

基于RS的龙羊峡库区悬浮泥沙分布研究

依据含沙水体的光谱特性,在可见光的任一波段内,水体中的含沙量与水面光谱反射率成正相关关系。研究表明TM2和TM3波段能够较好的反映水体悬浮泥沙的含量,并且TM2+TM3能使水体泥沙含量差异更显著。据此以龙羊峡库区为例,通过对该区两个时相的TM影像进行水体提取、二值化、掩膜、密度分割等处理,提出了一种悬浮泥沙分布的方法。经过对比分析表明该方法可以充分利用TM数据,在缺乏足够实测数据的情况下,可以有效、快捷地得到层次丰富的泥沙分布图。     

长江口水域多光谱遥感水深反演模型研究

利用Landsat-7 ETM 遥感影像反射率和实测水深值之间的相关性可以探测水深。该文介绍单波段、双波段比值和多波段3种线性回归模型以及动量BP人工神经网络水深反演模型。选择长江口北港河道上段作为研究区,利用上述模型,分两种情况进行水深反演:一是以河道全部历史样本建模;二是将河道按自然水深划分为浅水区和深水区分别建模。结果表明:神经网络模型预测精度高于线性回归模型;水深分区后线性回归和神经网络模型预测误差均有所减小。     

珠江河口潮周期泥沙动态输移特征遥感反演分析

珠江河口属粤港澳大湾区核心水域,战略位置重要,区内河网密布交错,河道、河口区径流与潮流相互作用,泥沙运动较为复杂。泥沙输移是河床演变的物质来源,直接关系到粤港澳大湾区防洪、供水、航运安全。文章利用高分四号卫星高频次影像数据开展珠江河口区潮周期内水表层泥沙定量反演,结合野外观测数据,以枯季2019-12-28及洪季2020-06-20两期多时相数据为例,探究潮周期内珠江河口泥沙含量时空分布。结果表明,高分四号卫星影像数据大气校正平均绝对百分比误差为18.85%;基于高分四号卫星影像数据近红外、红波段与蓝波段比值构建了泥沙反演模型,实现对珠江河口区间隔2 h日变化尺度泥沙输移连续动态监测,其中洪、枯季最优模型MAPE误差分别为30.00%、23.54%。反演结果能较为形象地展示河口区整体泥沙动态输移特征,与实测站点泥沙质量浓度相比,反演结果在潮周期泥沙质量浓度变化趋势上相一致,实现了珠江河口区径潮作用下面上泥沙动态输移的特征分析。该方法为复杂河口泥沙输移大范围业务化监测提供了新的思路,同时为珠江河口泥沙输移数值模拟与遥感监测提供了交叉验证的新思路。     

基于多策略的极地遥感反演模型集成研究

极地遥感反演模型是极地研究的一种非常重要的工具.遥感反演模型对极地研究具有重要性,分析遥感反演模型的特点,以持续性、业务化、统一调用为目标,提出极地遥感反演模型集成应用架构.基于该集成方案,提出基于多策略的模型改造方法,并从三个方面详细论述模型的集成模式.基于可执行程序的模型改造方法对模型进行改造,采用应用端的模型集成...     

基于MODIS遥感定量反演的松嫩平原生态环境要素

以MODIS遥感影像为基础,在各种气象参数和遥感空间建模的支持下,应用定量遥感反演技术,获取了松嫩平原植被覆盖度、土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力四种生态环境要素的空间分布栅格影像。通过应用GIS空间分析功能,总结了各种生态环境要素的空间分布规律,并对植被覆盖度与土壤湿度、陆面温度和植被净初级生产力之间的相关性分别进行了定量研究。     

基于MODIS的青藏高原湖泊透明度遥感反演

湖泊透明度是湖泊水体性质的一个重要参数,是湖泊浮游生物和进入湖泊的有机和无机颗粒溶解程度的综合反映,对湖泊生态环境研究具有重要的科学及实践意义。遥感影像是获取面积广、时间长的湖泊透明度的重要手段,但由于实测数据缺乏,目前对青藏高原地区湖泊透明度的遥感反演研究相对不足。本文基于青藏高原地区24个湖泊实测透明度SD(Secchi Depth)值和相应的MODIS遥感影像,建立了该地区湖泊水体透明度SD值MODIS遥感反演模型。结果表明：基于MODIS绿色波段B4的单波段幂函数模型在该地区反演效果最好,精度较高(R2=0.91, N=24),并具有较好的稳定性。以当惹雍错为例,选用该模型反演得到湖泊透明度的时间变化序列,发现该湖存在明显的季节波动和较为明显的年际变化。初步分析得出,降水/融水季节的湖泊透明度与湖泊所在流域的降水率具有密切的关系。本文结果表明,利用遥感手段能够有效地开展青藏高原地区湖泊透明度的反演,可为进一步深入研究该地区湖泊透明度及其影响要素奠定基础。     

地表蒸散遥感反演双层模型的研究方法综述

通过遥感方法反演表面温度来计算地表蒸散量是定量遥感的一个很有潜力的应用领域。这种方法已成功地应用于植被完全覆盖的地表蒸散的监测,然而对于植被稀疏的地区,利用该方法模拟通量和观测通量之间存在很人的差异。产生这种差异的原因是假设辐射表面温度可以用来代替空气动力学温度。在这种假设条件下,植被完全覆盖的地表的通量计算能够得到较为满意的结果,但对于稀疏植被地表却是不成立的。对此,国内外许多学者提出了将土壤和植被分开计算的双层模型以求得到更加准确的通量结果。介绍了当前国内外几种常用的地表蒸散遥感估算双层模型,讨论了这些模型的物理基础和假设并讨论了目前双层模型在计算通量时存在的一些问题和难点,并对今后的工作重点和研究方向提出了建议。     

南黄海辐射沙洲邻近海域表层悬浮颗粒物浓度遥感反演

利用2003年春、秋季南黄海辐射沙洲邻近海域水体表观光谱测量与同步水体取样数据,分析该海域不同季节表层水体遥感反射率光谱响应特性。结合常用水色传感器波段光谱响应模拟,建立春、秋季表层水体总悬浮颗粒物浓度(TSM)与悬浮泥沙浓度(SSC)的最适单波段、双波段(波段比值)和3波段统计反演模式。结果表明,不同季节水体上述3类算法的最优波段均不相同,欲寻求适合所有季节水体的统一反演算法,仅能选择次优波段。通过比较,3种不同反演模式中三波段模式更适于反演近岸水体悬浮颗粒物浓度。     

应用遥感技术分析廉州湾悬沙的动态特征

该文依据美国陆地卫星 (Landsat)接收的MSS、TM资料 ,得到廉州湾海区表层悬沙分布的解译图 ,分析廉州湾及湾外海区水流流场特征、悬沙的分布及输移扩散特征 ,并就潮流、径流等水动力对湾内悬沙运动、滩槽冲淤的作用和影响进行了讨论     

温州海区近岸表层水体悬沙分布及运动规律的遥感分析

利用Landsat-5/7卫星影像资料和实测含沙量资料,建立温州海区悬沙遥感模式,对表层水体悬沙分布及泥沙运动情况进行分析。研究表明,该海区水体表层平均含沙量较高,为0.1~0.3 kg/m3,受落潮流和N-NE向风浪作用及江浙沿岸流的影响,泥沙有自北向南沿岸输移的趋势,并在距浙江沿岸30~40 km范围内有一条明显的泥沙浑浊带,其范围由北向南逐渐减少,表层水体含沙量也由北向南逐渐降低,对浙江沿岸的泥沙运动产生重要影响。     

基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测

基于环境一号卫星多光谱数据,针对我国内陆水体开展遥感监测研究。该研究建立分地区分季节经验模型反演叶绿素a浓度,基于生物光学模型的近红外单波段方法反演悬浮物浓度,以悬浮物浓度间接反演透明度,最终基于叶绿素a和悬浮物获得基于遥感监测的内陆水体营养状态指数。以2009年6月巢湖同步观测试验验证本文的水质参数反演算法,表明叶绿素a浓度反演精度不如悬浮物浓度,两者反演精度符合水环境监测业务需求。     

长江河口悬浮泥沙的混合过程

根据准同步观测的悬浮泥沙及表层沉积物粒度、流速、含沙量资料,分析了长江口及临近海域悬浮泥沙在河口的混合过程.长江河口—陆架系统悬浮泥沙中值粒径呈现“细—粗—细”的变化规律,河口上段悬浮泥沙中值粒径为8.9 μm,拦门沙海域为10.5 μm,陆架区为4.5 μm,北支为9.9 μm,杭州湾口为5.6 μm,泥沙类型为粘土质粉砂.河口上段和陆架区悬浮泥沙与表层沉积物的垂向混合作用较弱,拦门沙区域二者发生强烈的混合和交换,悬浮泥沙在由长江河口向陆架系统输移过程中仅有表层泥沙保留了流域输入的泥沙粒度特征.长江口悬浮泥沙中值粒径与含沙量呈良好的正相关关系,水流的剪切作用是引起拦门沙海域泥沙再悬浮、近底高含沙量和悬浮泥沙粒径增加的主要原因,悬浮泥沙粒径和含沙量的增加主要由粉砂组分的增加引起.2007年长江河口区范围内悬浮泥沙中值粒径比2003年普遍减小11％,含沙量比2003年减小22％,河口上段含沙量对流域来沙减少的响应最为敏感,而拦门沙区的泥沙粒径对流域来沙减少的响应最敏感.在长江流域来沙量减少的背景下,河口拦门沙区域仍能维持较高的含沙量,主要缘于河口系统内部的供沙.     

ADCP 在长江口悬沙输运观测中的应用

声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)是近年来发展起来的一种用于测量流速的声学仪器 ,同时还可以通过建立回声强度和现场取得水样的回归关系式而获得悬沙浓度的数据。本文利用在长江口两个站位的高频观测数据 ,对现场取得的悬沙作粒度分析 ,在此基础上对枯季长江口地区悬沙输送机制和悬沙粒度对水动力的响应进行了分析和探讨。结果表明 :平均流输运在整个悬沙输送中占主导地位 ,同时潮扩散和垂向扩散作用也是引起两站悬沙输运的重要因子 ;不同层次和不同时刻的悬沙粒度参数的变化 ,既和海 陆转换有关 ,也和潮相变化密切相关。     

渤海湾北部滨外沙坝演变的遥感分析

通过多时相航空遥感影像和MSS、TM、ETM卫星遥感影像的解译、对比,分析渤海湾北部滨外沙坝近50年来的演变过程。结果表明:在波浪、潮汐、潮流和河流等动力因素的作用下,滨外沙坝的动态变化较为明显,在整体西向漂移、向海侧边线蚀退的背景下,个体沙坝的变化表现为陆向蚀退、侵蚀消亡、西南向漂移与端点蚀退、西向漂移与端点延展和海向淤进与陆向蚀退交替等多种态势。     

长江口悬沙浓度变化的同步性和差异性

近年来长江流域入海沙量呈现阶梯性减小趋势,三峡水库蓄水后加剧了这一减小趋势,并通过传递效应影响河口悬沙浓度变化。基于长江口1950-2013年悬沙浓度数据,结果表明：① 长江口南支河段及口外海域悬沙浓度为减小趋势,且越向海域减幅越小,同时与流域入海沙量减幅差距加大;② 北支优势流变化不大,但悬沙浓度为减小趋势,主要为南支和海域大环境悬沙浓度减小所致;③ 拦门沙河段悬沙浓度的峰值区域因径流减小、潮流相对增强,2003-2012年较1984-2002年期间峰值位置向口内上溯约1/6经度,上溯距离洪季 > 年均 > 枯季;④ 1999-2009年南槽进口悬沙浓度减小,主要是再悬浮和滩槽交换引起的悬沙浓度增量小于流域和海域悬沙浓度锐减引起的减量,中段该作用相反,悬沙浓度为增加趋势;⑤ 北槽进口由于分流分沙比减小、流域和海域悬沙浓度减小及再悬浮量减小等综合影响下,1999-2012年逐年的8月份悬沙浓度呈减小趋势,中段越堤沙量作用明显高于外部坏境引起的减小量,为增加趋势。