悬浮颗粒物垂直分布对水体光学特性的影响

【目的】研究典型湖泊水体垂直分布对遥感反射率的影响,并了解其主要影响波段和影响水深。【方法】利用实测数据和前向辐射传输模型得到水体垂直分布模拟数据,选取两种典型的湖泊水体垂直分布类型,研究它们对水表面遥感反射率的影响,并分析其敏感波长和最大影响深度。【结果】与均质水体相比,不同类型的水体垂直分布最大会引起遥感反射率100%的高估或者30%的低估且误差随着水深的增大而减小。当表层悬浮颗粒物浓度(SPM1)较小时,在相同浓度条件下,不同类型水体垂直分布的敏感波长随着水深增大逐渐减小;在同一深度时,敏感波长随着悬浮颗粒物浓度的增大逐渐向长波方向移动;当SPM1较大时,敏感波长随水深增大没有明显变化。不同类型水体在SPM1较低时,各波段的最大影响水深各不相同,可达10m,并随表层悬浮颗粒物浓度的增大而逐渐减小,峰值波长逐渐向长波方向移动;当SPM1较大时,最大影响水深集中于0.5~2.0 m,随波段递增无明显变化规律。随着表层水体的衰减系数的增大,最大影响水深在不同波段基本呈递减趋势。【结论】研究成果有助于准确的理解表层遥感反射率中所包含的水体垂直结构信息,并为深入研究非均质水体光学特性及其辐射传输过程提供理论依据。     

太湖二类水体水色遥感的大气校正问题探讨

基于简化的大气辐射传输模型,提出一种基于图像本身的水色遥感大气校正方法。根据清洁水体在绿光波段的离水辐射相对稳定的特点,来估算清洁水体像元在绿光波段的气溶胶参数,插值获取整幅图像在绿光波段的气溶胶参数,根据大气校正因子为1的假设,外推获取蓝、红波段的气溶胶参数。以太湖为研究区,对Landsat5TM蓝、绿、红波段进行大气校正,反演出离水辐亮度,进而获得水体的遥感反射率。对反演的水体遥感反射率与准同步实测的相应采样点水体遥感反射率进行了对比分析,结果表明,该方法有效地去除了大气效应对遥感数据的影响,经过大气校正的反射率值接近实测反射率值。     

珠江口水域水污染遥感定量分析

卫星遥感技术在水污染监测方面具有广阔的应用前景。在经大气校正后 ,可见光波段卫星遥感数据的水体象元主要受水中污染物、泥沙及叶绿素等的影响。研究污染水体反射光谱成像的物理过程 ,在水深较大(>2m)的假设下 ,建立了叶绿不敏感波段遥感数据象元反射率与污染物浓度的函数关系 ,并用多波段数据进行求解。然后采用 2 0 0 2年TM卫星数据 ,用该方法对珠江口海域的综合汛浓度进行了定量提取并用实测数据加以验证。结果显示 ,珠江口水域重污染区主要分布在伶仃洋东北部 ,香港维多利亚港和深圳湾。     

于桥水库富营养化的遥感定量分析

利用大比例尺低空遥感飞行所获得的多光谱图象和地面同步、准同步测量的各种数据,经过理论分析,公式推导,先得出于桥水库叶绿素浓度与水的双向反射率的复相关关系;并对所获取的120张多光谱图象进行几何校正、镶嵌等恢复处理,建立精确的水体双向反射率和图象光学密度的关系。依靠这些关系计算出于桥水库内浮游植物叶绿素α的含量。分析结果表明:利用遥感的宏观优势,配合必要的实地测量,可以较精确地对内陆水域的叶绿素分布进行数值估算,它是一种监测内湖水域营养状态极为有力的手段。     

基于环境一号卫星影像的内陆水体叶绿素a浓度遥感定量反演模型研究

叶绿素α是反映内陆水体富营养化程度的一个重要参数,通过遥感定量反演模型提取叶绿素α浓度是内陆水体富营养化监测的重要途径。以典型的内陆水体——太湖为实验区,基于环境一号CCD多光谱数据和同步地面实测叶绿素α浓度数据,建立了以CCD4/CCD2为自变量的叶绿素α浓度反演经验模型。基于环境一号HSI高光谱数据,结合内陆水体中叶绿素α、悬浮物、黄色物质和纯水的固有光学特性以及三波段模型理论,选取了反演叶绿素α浓度的三个最优波段:HSI73、HSI74、HSI87,并建立三波段模型。最后通过两种定量反演模型对比实验。实验结果表明基于HSI高光谱数据的三波段模型反演精度更高,可以有效的用于内陆水体的叶绿素α浓度反演。研究为内陆水体叶绿素α浓度定量反演提供了研究基础。     

基于分区的太湖叶绿素a遥感估测模型

以太湖为研究区域,测试水体的反射光谱和表层水质并分析叶绿素的光谱特征,对比MODIS波段并找出与叶绿素a质量浓度相关性较好或对叶绿素a质量浓度变化较为敏感的波段,根据主成分变换后的MODIS图像色调对太湖进行分区并分别用主成分、单波段及波段组合因子建立各区内相应的叶绿素a质量浓度估测模型.结果表明:对太湖合理分区可以提高叶绿素a质量浓度的遥感估测精度;经过主成分变化后的第2主成分,MODIS波段1,3~4,10~14的反射率及波段反射率组合可以较好地估测分区后的叶绿素a质量浓度.     

长江口水域水深遥感研究

通过对长江口南支水域Ｌａｎｄｓａｔ－ＴＭ遥感图像进行了水深专题信息的增强处理,选择ＴＭ４／ＴＭ２波段组合,结合当地同一时期实测水下地形图资料,建立了该水域水民影像光谱值之间的统计相关关系,分析了影响水深遥感精度的原因并采用幂函数形式的修正项对相关模式进行修正加以解决,提出：图像处理质量的高低和相关公式建立的好坏是提高水深遥感精度的关键所在。     

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。     

基于B算法和多波段模型的青海湖遥感测深比较研究

遥感测深技术克服了水体传统测深方法不足,可以快速、动态获取大型水域的水深信息.本文以LandSat-8OLI卫星遥感影像、SQ-SFCC手持式超声波测深仪实测水深数据,对比分析了底部反照率独立水深测量算法(B算法)、多波段模型水深估算的精度及其稳定性.结果表明,B算法模型是青海湖遥感测深的最优模型,模型绝对误差介于-3.71~0.11m之间,平均误差为-0.17m,总体平均相对误差为3.88%,这对于中国面积最大的咸水湖水深遥感估测而言,已经能够满足一般应用与科学研究的测深要求.本文方法能够迅速、经济地估测咸水湖泊水深,对其它大型湖泊的水深测量也具有一定的借鉴意义.     

耀光水体、非耀光水体和云层的多光谱遥感识别模型

太阳耀光水体和水云的光谱相似性导致绝大部分多光谱遥感图像云检测算法的太阳耀光信号误识别.选取对耀光水体、非耀光水体、水云、冰云光谱信息差异性和敏感性最大的红光波段及中红外波段,结合上述4类分类对象的遥感统计数据,从黑体辐射理论和云粒子微观物理性质出发,分析二维特征空间中不同类型水体和云层的辐射分布差异,提出利用多光谱遥感数据AVHRR识别不同类型水体和云层的红光-中红外光谱普适性分类模型.该分类模型对于多光谱遥感数据具有广泛适用性,可作为发展多光谱识别分类自动化算法的基础.     

遥感可见光波段的水体透视深度研究

可见光对水体具有一定的穿透能力,有必要对其穿透深度作定量的分析评价。本文在分析前人提出的阳光穿透深度Z_(90)的基础上,综合考虑水体组成状况、大气条件和传感器接收特性等因素,提出了遥感透视深度Z_R的概念,并推导出Z_R与Z_(90)的关系式。用Landsat MSS磁带数码计算以及用Monte-Carlo法模拟低增益Landsat 3号MSS4、MSS5波段在水体含有不同悬浮泥沙和叶绿素浓度下Z_R的数值大小。结果表明,在许多情况下Z_R与Z_(90)有较大差异、     

农田辐射传输光学遥感成像模拟研究综述

首先对光电物理仿真、图像合成法、计算机图形学法及遥感物理模型法等光学遥感成像模拟方法的技术方法和研究进展进行了分析, 其中由于遥感物理模型法较为详细地刻画了真实辐射传输过程, 成为国内遥感成像模拟的主要发展趋势。然后对作物关键参数时空变化分析、农田辐射传输建模及遥感成像模拟系统等方面进行了分析讨论, 表明结合作物全生育期结构、光谱变化特征, 进而建立叶片?土壤?冠层?大气?遥感器成像模拟耦合模型是主要途径, 能够实现农田多维遥感数据模拟, 为农业定量遥感研究与应用提供模拟数据支持。     

同相水深-辐射关系率定

介绍了水体同相的概念,利用水体地质、地貌、沉积和水文等条件确定水体同相的方法,以及在水体同相前提下建立水深－辐射关系的实用性,并提出了利用稳定水下地形且测深资料的水域进行水深－辐射关系借地率定的新思路,探索了利用卫星遥感测量水下地形的新方法,该方法弥补了以往遥感测深需要低含沙的清澈水体的缺陷。     

基于3S集成技术的饮用水水源保护区划分研究——以修水县东津水库为例

在经济高速发展的同时,制定科学合理的饮用水水源保护区划分范围,是防治饮用水水源污染,使保护区管理有法可依,保障人民群众饮用水安全和身体健康的重要环节。以修水县东津水库为例,以《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ/T338-2007)等有关技术原则为指导,采用3S集成技术,以资源3号(ZY3)遥感影像作为基础底图,可以很好的表现水源地的自然状况、风险源分布情况和保护区边界划分情况。划分过程中借助地形图、数字高程模型等空间信息和水库水文、风险源外业调查和违章建筑调查资料等辅助信息为合理划分保护区提供依据。研究利用DEM提取保护区周边集水范围,并结合高分辨率遥感影像判断以《饮用水水源保护区划分技术规范》为划分基准,制定2套保护区划定方案,并将不同划分方案进行科学比选,为实施饮用水水源保护区环境保护工程和管理提供科学依据。     

SPOT卫星资料在水深信息中的应用研究

根据卫星遥感资料的特点,结合河流、湖泊、水库等不同地表水体作的光谱测量分布成果,对ＳＰＯＴ卫星多波段图像资料提供的安徽省安庆地区的武昌湖水下地形和水深信息,利用ＥＲＤＡＳＩＭＡＧＩＮＥ图像分析处理软件、获取该湖的水下地形分布图,并与准同步实测的水下地形的高程资料进行相关分析,建立水深遥感信息的定量模式,结果表明：具有高分辨率的ＳＰＯＴ卫星资料在水下地形高程数据的支持下,通过计算机图像分析处理能够快     

渤海浑浊水体GOCI影像神经网络大气校正研究

针对GOCI遥感数据的官方处理软件(GDPS(GOCI data processing system))中的标准大气校正算法在渤海近岸浑浊水体区域处理中存在的问题,以MODIS/Aqua数据NIR-SWIR波段联合大气校正处理所得的水色遥感反射率产品结果和GOCI的星上反射率数据为基础,基于神经网络模型进行浑浊水体GOCI影像的大气校正方法研究结果表明,神经网络方法能显著减少标准产品中大气校正失效区域,特别是在443、490、680、555、745nm波段改进效果非常明显;但412、660、865nm波段的紧邻近岸的浑浊水体部分区域存在遥感反射率空间分布不合理,这可能与MODIS对应波段产品本身的大气校正精度不高有关.由于缺乏对应的实测数据,后续验证工作还需要进一步开展.     

一类低速船舶兴波阻力的数值研究

本文根据下潜源思想改进的Hess-Smith方法和有限水深慢船理论,编制了相应的船体势流和兴波阻力的计算程序.通过对球鼻首进行特殊处理,将该程序运用于一类低速船舶——某散货船母型及两种改型的波阻研究.结果表明本方法可很好地区分仅球鼻首有微小差别的母型及其改型的兴波性能,该类船舶在同一水深下的波阻变化规律与无限水深一致.最后选出一种较优船型进行了进一步研究,探讨了浅水效应.