基于综合权重水体指数的水体提取研究——以鄱阳湖为例

Landsat TM/ETM+影像具有时空分辨率高(16 d,30 m)的特点,并且水体信息丰富,被广泛用于水体提取和水资源实时监测。近年来,构建水体指数是Landsat TM/ETM+影像提取水体信息成熟有效的方法。从现有水体提取指数出发,以鄱阳湖地区作为试验区,构建综合权重水体指数(Comprehensive weight water index,CWWI)。通过实验,利用归一化水体指数(NDWI)、新型水体指数(NWI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)和综合权重水体指数(CWWI)四种水体指数进行鄱阳湖地区的水体提取,影像整体水体提取的精度分别为89.00%,91.00%,90.50%,93.00%。结果表明,综合权重水体指数能够用于进行水体提取,并且水体提取综合精度最高。     

基于混合像元分解的水体面积提取算法

为减小水体边界混合像元对水体面积提取精度的影响,提出基于混合像元分解的水体面积提取改进算法。以ALOS数据为例,利用混合像元线性分解模型获得各像元水体丰度,结合阈值法和数学形态学算法分别提取纯净水体像元和水体边界像元;通过分析水体边界像元的水体丰度构成,提出水体边界像元面积修正算法,实现水体面积修正。研究结果表明,与混合像元分解直接提取的水体面积相比,修正算法提取的水体面积精度最大提高6.7%,有效减小滩地水分对水体边界像元水体丰度计算的影响。     

面向OLI影像的自动化水体提取方法对比研究

水体边界的精确提取在水资源调查和检测中具有重要意义.由于各种水体提取方法设计时基于不同的多光谱传感器和不同的区域类型,因此研究其在相同影像的适用性很有必要.研究基于Landsat 8 OLI影像数据,以北京及周边为研究区,选取4类常见水体区域类型,即面状水体的水库区域、条带状水体的河道区域、山区阴影水体的山区区域、规则划分水体的规则水体区域,进行水体提取方法研究.通过比较谱间关系法(MSR)、归一化差异水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)、波段特征指数(PRWI)、增强型水体指数(EWI)、城镇水体指数(CIWI)、高斯归一化水体指数(GNDWI)、自动水体提取指数(AWEI)共8类水体提取方法在4个常见水体提取特征区域的一致性及误差.研究得出,水库区域最佳方法为MNDWI、河道区域最佳方法为CIWI、山区区域最佳方法为MNDWI、规则水田区域最佳方法为MSR,以及在4个水体区域综合最佳方法为PRWI.此外,在水体面积较小的研究区域中使用EWI提取水体,可以取得较高的一致性.AWEI方法不适合地形多变的研究区;而在GNDWI方法中水的值域有2段,即需要4个阈值才能将水提出,相较于其他水体指数增加了误差,同时造成该方法在本研究区精度较低.     

夏季长江口与苏北海域之间的水体运动及其对动力因子的响应

基于一个高分辨率的三维数值模式,定量化研究了夏季长江口与苏北海域之间的水体运动规律,探讨了季风和潮汐等外部动力因子对该海域水体运动的影响,并计算了苏北特定断面上的水体通量、长江淡水通量和苏北河流淡水通量.数值模拟结果表明,在气候态条件下,苏北海域水体净输运整体向北,苏北浅滩附近的水体净输运速度为10 cm/s,射阳河口附近水体产生离岸净输运速度,而沿40 m等深线的水体净输运速度为7cm/s左右.苏北近岸水体通量具有大小潮变化,小潮时断面水体通量最小,大潮时水体通量最大.潮汐对于长江口与苏北海域之间的水体运动具有巨大的影响,当没有潮汐作用时,长江口以北海域水体净输运均向北,沿40 m等深线的东南方向水体输运现象消失;季风对于该海域的水体运动没有显著影响,仅仅改变了局部区域的水体输运量.     

微生物活化技术对沈阳北陵公园水体修复效果的研究

沈阳北陵公园的污染水体不仅给群众带来了极差的感官体验,也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题.水体微生物活化技术改变了传统水体净化采用的旁通水处理工艺,通过激活水体本土微生物,用水体本身代替传统的有限生物反应器,从而达到水体生态修复的目的.结果表明:微生物活化技术对沈阳北陵公园水体的修复效果显著,水体各项指标均达标,最终达到地表水Ⅲ类水体标准.     

湖泊水库水体污染控制措施分析

水质是决定湖泊水库水体所有一切功能的基础，水体中氮磷营养物质的累积导致水体富营养化。分析了水体氮磷营养物质的来源及其对水质的影响，提出了控制水体氮磷营养物的对策。     

基于卫星遥感的水体信息提取研究进展与展望

水体时空分布特征对于水资源监测与应用具有重要意义,而包括水体分布在内的地物覆盖类型分类和变化分析是遥感技术最常见的应用。对大区域的水体参数提取,尤其是高山无人区的水体的定量分析,利用卫星遥感数据进行水体位置、面积、形状和河宽等水体参数提取,不仅节省人力、保障安全,还提高了工作效率,已经成为一种快速获取水体参数的有效方法和手段。该文从4个方面对卫星遥感在水体信息提取上的应用现状进行综述:水体在电磁波波谱各波谱段的反射特性; 1980年以来国内外基于雷达和光学遥感数据提取水体信息的研究状况和具体应用方向;各种水体信息提取方法的工作原理和优缺点;应用卫星遥感技术提取水体信息面临的挑战和尚待解决的关键问题,利用遥感技术提取水体遥感信息的发展趋势展望。     

基于混合特征空间MRF(Markov Random Filed)模型的高分辨率遥感影像水体提取

水体信息提取是遥感图像在水资源调查与利用、水生态监测等应用中的关键技术之一.针对现有的水体指数法或影像分类法在水体边界处理效果不够精确、易产生误提取和漏提取等问题,提出一种基于混合特征空间与MRF模型图像分割算法的水体提取新算法.结合遥感图像颜色特征与归一化差异水体指数NDWI创建混合特征空间,将遥感图像中的像素作为MRF模型中的随机变量,构建基于混合特征的能量函数,使用迭代的图割算法(Graph Cut)最小化能量函数确定水体边界,然后根据已提取的水体主体的水体指数及颜色特征等信息对水体边界进行自适应精细化处理.对石梁河水库水体提取的实验表明,该方法能够自动对周边环境复杂的水库水体信息进行提取,并且水体边界的提取效果良好,达到较高的水体提取精度.     

水体富营养化控制因子及其污染途径研究

指出水体富营养化是一种水体衰老现象，影响水体富营养化的因子众多，而氮、磷营养盐是水体富养化的主要控制因子。     

生物操控技术在景观水体生态修复中的应用

城市景观水体通常与外源水体隔绝;因缺乏流动性以及外源污染物的不断积累,导致水体生态系统失去平衡,逐渐散失景观价值.本试验应用循环增氧技术加速水体的混合,促进浮游藻类的生长及其对水体污染物的吸收,有望成为景观水体生态修复提供了一个新的组合手段.     

基于主成分分析的武汉市中山公园水体污染研究

为调查中山公园水体基本现状,并探究其污染程度,对中山公园水体进行全面采样监测,并基于主成分分析原理,分析中山公园水体的主要污染因子,构建综合评价函数判定水体类别.结果表明,主要污染因子为富营养化指标,尤其是TN,其次为有机物污染.17个采样点中,大部分点位水体属于Ⅳ类,占82%,其次为Ⅴ类水体,占12%,Ⅲ类水体仅占6%.且有一处水体恶化为劣Ⅴ类的可能性极大.总体上,该水体符合其作为娱乐水体的要求,但局部地区污染严重,亟待改善.     

湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度关系浅析

为了研究湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度之间的定量关系,运用数学物理方法给出了湖泊水体年龄展开为湖泊水体中放射性同位素浓度的函数表达式.在介绍年龄输运方程概念及其意义的基础上,以微分方程为分析工具,根据质量守恒原理和放射性衰变原理,利用微元法分别推导了湖泊水体的年龄输运方程和湖泊水体中放射性同位素浓度的变化规律,并给出了各自的解析解;在此两者的基础上给出了湖泊水体年龄与水体中放射性同位素浓度之间的函数关系.     

利用遥感技术提取水体面积时水体类型对阈值的影响

阈值法是利用遥感技术提取水体面积的主要方法。阈值的确定受多种因素的影响。利用归一化差异水体指数(MNDWI)结合阈值法,对淮河中游局部区域的ETM+影像进行水体提取实验。通过分析不同类型水体DN值-面积曲线变化,结果显示:①不同的水体,阈值不同;②面积较大,水陆界限明显的水体,阈值的取得是在曲线变化较平缓的区间;③水陆过渡不明显的水体和城市中面积较小的水体,DN值取阈值后,曲线仍然快速递增。表明通过遥感技术提取水体时,阈值法适用于面积较大,水陆界限明显的水体。     

濑溪河(荣昌段)污染状况分析及防治对策

对濑溪河(荣昌段)干流及濑溪河主要汇入河流水体进行调查分析,结果表明濑溪河(荣昌段)水体超标严重,超标因子有TN、CODCr和CODMn等.利用综合污染指数(K)法和水体富营养化评价法对濑溪河干流水质污染状况进行评价,结果表明濑溪河各采样点水体均属重度污染水体和富营养化水体,其中汤家河坝和洗选厂排污小河下游水体综合污染指数最高,其次为虹桥安置房处及泸县小河入汇处濑溪河水体.对汇入河流水体及其下游濑溪河干流水体相关指标进行相关性分析.结果表明,入汇河流水体和濑溪河干流水体之间存在较大的影响.并针对濑溪河复杂的污染来源,提出现实可行的综合防治对策,以有效及时的恢复其生态和环境功能.     

青藏高原水体特征遥感影像分析——以那曲地区为例

遥感技术已经成为青藏高原水体资源研究的重要手段,各类型水体在不同的遥感影像具有不同的特征,水体特征分析及其提取方法的确立是进行水体动态监测、洪涝灾害、水文参数设置等研究的前提。本文以西藏那曲地区为例,通过多源遥感影像中的水体特征分析,探索各类水体特征的解译提取方法。     

陆地边界循环水体中的环流特性

结合工程实践对人工建造的大型循环水体中环流产生的范围、影响环流形式的因素和环流旋度变化等特性进行研究,得出了人造循环水体的环量分布和旋度分布规律,认为无论自然形成的,还是人工建造的大型循环水体中都存在环流,而且整体环流旋度要比局部环流旋度小,水体环流的产生既有利于水体保持良好的水质,同时也会影响水体置换时间。该结果可供人造水体设计和计算水体置换时间时参考。     

沉积物与水体的相互作用

水体沉积物是水中许多有毒有害污染物质的主要归宿地，但同时在适当的条件下也会重新向水体释放而成为水体中污染物的重要来源。因此，沉积物和水体之间的相互作用是揭示污染物质在水体中迁移转化规律的核心问题，是研究污染物质在天然水体中环境行为的热点之一。     

基于MODIS数据的水体超分辨率制图——以丹江口水库为例

遥感数据是提取水体信息的常用数据,实际应用中,中、高分辨率空间数据能够以较高精度提取水体信息,但由于时间分辨率较低,难以有效监测水体的动态变化过程.以MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)为代表的低空间分辨率遥感数据时间分辨率高,在全球大范围快速提取水体及水体动态变化监测中具有重要意义,但是受其空间分辨率较低的限制,提取的水体信息精度不高.针对该问题,该文提出了一种针对MODIS数据的水体超分辨率制图方法.该方法首先利用MODIS数据MOD09Q1产品的1、2波段,通过线性混合像元分解,得到水体丰度图;然后利用MODIS数据MOD09A1产品的2、4波段,计算得到水体归一化指数,对水体丰度图进行后处理以减少混合像元分解误差;最后以修正后的水体丰度图为输入,建立超分辨率制图模型,从而得到最终的高空间分辨率水体分布图.将上述方法应用于丹江口水库,并与利用Landsat-8/OLI数据提取的水体分布图进行对比,结果表明,相对于传统像元尺度的水体制图结果而言,通过超分辨率制图得到的水体制图结果精度更高,不仅能够更好的保留水体空间分布特征,提取的水体面积也更加准确.基于MODIS数据利用超分辨率制图方法对丹江口水库进行水体提取,完成了2014年12个月丹江口水体面积变化图.超分辨率制图可以获得具有Landsat空间分辨率和MODIS时间分辨率的水体制图结果,实现对丹江口水库的高时空分辨率的水域变化监测.     

基于NDVI-MNDWI特征空间的水体信息增强方法研究

以新疆吐鲁番为研究区域,以Landsat8/OLI影像为主要数据源,通过分析水体与地形阴影区以及建筑用地等典型地类在改进后归一化差异水体指数(MNDWI)与归一化植被指数(NDVI)所构成的二维特征空间中的表现特征,提出一种能够有效凸显水体影像特征的复合型水体指数(CNDWI),并据此进行水体信息的遥感自动提取实验.研究结果表明:CNDWI指数不仅明显增加研究区内的水体与山体阴影区之间的区分度,同时还保持了其他水体指数所具有的以极大值表达水体以及水体与建筑用地和植被等地物之间存在明显差异性的优点.     

上海公园绿地景观水体透明度影响因子研究

于2010年,以上海市90个公园绿地共107个景观水体为研究对象,通过野外调查与室内分析,探寻水体透明度与光衰减系数的关系,并在此基础上分析影响水体透明度的主要因子.研究结果表明：（1）上海市公园绿地景观水体透明度普遍较低,平均透明度为（0.54±0.24） m,98.31%的水体透明度低于1 m;（2）透明度与光学衰减系数显著负相关,两者之间可建立数学关系式为Kd=0.017+〖SX(〗1.12〖〗ST〖SX)〗;（3）悬浮物是上海城市公园绿地水体透明度的主导影响因子,总磷和铵态氮通过控制浮游藻类的营养水平来影响水体透明度.研究结果为科学合理地评价景观水体水质尤其是水体透明度提供测度,并为水体环境的改善、水生植被的构建及水体的养护管理提供科学依据.