基于GOCI遥感数据的湖泊富营养化监测研究

采用高时间分辨率的地球同步海色成像仪(geostationary ocean color Imager,GOCI)遥感数据,以日本霞浦湖的西湖为研究对象,利用波段比值法建立了基于GOCI遥感影像的叶绿素a质量浓度反演模型.以此探讨利用GOCI数据估算湖泊水体富营养化程度的可能性.研究结果显示,遥感数据波段比值能够反映湖泊叶绿素a质量浓度随时间演变趋势,两者的相关系数达62％,利用反演模型得到的叶绿素a质量浓度的平均相对误差小于50％,表明GOCI遥感数据具有对湖泊富营养化程度进行监测的潜力.     

基于Landsat-8 OLI与Sentinel-2 MSI传感器的香港近海海域叶绿素a浓度遥感反演

为验证Landsat-8 OLI遥感数据与Sentinel-2 MSI遥感数据监测近海海域叶绿素a浓度可行性,以其为数据源,香港近海海域为研究区域,以半分析模型为方法,挑选与监测点实测叶绿素a浓度采集时间一致且遥感影像云覆盖率小于10% 影像清晰的两类遥感影像。对两类遥感影像分别选取2/3的遥感影像数据经预处理后提取其对应实测日期监测点位置遥感反射率进行相关性分析,得到相关性最高的反演因子进行建模,并且利用剩下的1/3数据对其反演回复回归模型进行精度检验,其结果与OCx模型反演结果进行对比效果显著。基于Landsat-8遥感数据建立的最佳反演回归模型为Y=6.8x2-20.77x+17.02,R2=0.906略高于基于Sentinel-2遥感数据建立的最佳反演回归模型Y=-3.345e+05x2+3826x-3.44,R2=0.801,证明了就香港近海海域叶绿素a浓度反演两类遥感数据的可行性,且两类数据的反演结果均呈现出香港近海海域内部海域叶绿素a浓度高于外部叶绿素a浓度的现象。     

基于Sentinel-2的陆浑水库水质反演与富营养化评价

黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略之一,为了快速准确地监测黄河流域湖库富营养化的空间分布,提升当地相关部门管理水平,以河南省黄河流域陆浑水库为研究对象,利用高分辨率Sentinel-2A卫星影像,结合同期的地面实测数据,构建了富营养化评价模型.研究表明,模型拟合优度达到0.922 7,反演得到陆浑水库的水质参数及富营养化空间分布图,其中,水库84.64%的水体呈中营养状态,贫营养及轻度、中度、重度富营养水体分别达到总体的0.03%、10.50%、3.44%、1.40%,结果显示,基于高分辨率多光谱遥感卫星影像的监测方法能精确地展现内陆水体富营养化的时空分布特征.     

水体富营养化模型比较与关键参数分析

通过分类比较的方法探讨了常用3类富营养化模型的特点,并分析了其中的关键参数.结果表明,单一营养盐负荷模型的主要参数是平均水深、水力停留时间、沉积速率、垂直交换系数.浮游植物与营养盐相关模型主要参数是总磷浓度、总氮浓度、半饱和常数、藻类生长速率.生态动力学模型参数可分为水质参数、物理参数、生物参数和水动力参数.其中水质参数主要有:COD、C、P、N、Chla及各营养盐之间的比例;物理参数有:pH、DO、光照强度和水温;生物参数有:藻类生长速率、呼吸速率和光合作用速率;水动力参数有:沉积速率.前两类模型适用于静态浅水水域,生态动力学模型适用于污染物较为复杂且空间变化较大的水域.结论可作为富营养化模型和参数选择的依据.     

上海城市公园人工湖泊浮游植物调查及其富营养化评价

对上海7个城市公园内的人工湖泊浮游植物组成、个体数量和生物量进行了调查,结果共发现浮游植物6门,25属,个体密度为1.0×108～9.3×108ind·L-1,生物量12.4～407.3mg·L-1.利用有关生物学指标对这些水体的营养水平进行了评价,结果除2个公园水体处于中等营养水平外,其余5个均处于富营养化水平.     

城市湖泊水体修复过程的富营养化评价——以武汉南湖为例

人类活动对城市湖泊生态系统影响强烈,从2020年4月至11月对武汉南湖开展了水质监测,通过数据比较,阐述了南湖生态修复期间水质的时空变化与发展趋势,并对南湖富营养化水平进行了综合评价.结果表明,南湖富营养化状况总体呈好转趋势,湖区水体恢复了一定的自净能力,部分水质指标得到改善,但总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度超标严重,最大值分别为9.85 mg/L和1.49 mg/L,叶绿素a(Chl.a)质量浓度居高不下,平均质量浓度为51.85μg/L,蓝藻水华状况仍然十分严重.在时间尺度上,南湖水体的综合营养状态指数(TLI)虽然呈下降趋势,但总体仍为中度富营养化状态;在空间尺度上,南湖各湖湾表现出明显的区域异质性,具体水质状况为大南湖优于华农湾,小南湖最差.小南湖外源污染比较严重,是南湖今后治理的重点,应加强对污染排口的处理,拓展水生植物种植区域,开展蓝藻水华应急处置.     

基于高分一号影像的沙河集水库水质遥感反演

沙河集水库是滁州市重要的水源供应地,关系着市民的饮水安全问题,水质的变化监测受到了政府的高度重视。通过遥感影像实现水质参数反演,对水库水质监测和保护工作具有非常重要的理论意义。因此,利用2021年6月和7月高分一号影像和同步的实测水质数据,建立了基于多元回归和BP神经网络的叶绿素a浓度和浊度模型,并进行精度评价,对研究区定量反演,以探求水库水质分布情况。结论如下：从模型精度来看,叶绿素和浊度进行多元回归模拟的RMSE分别为0.745、0.216,R2为0.694、0.844,平均相对误差为13.19%、7.09%,;BP神经网络模拟的RMSE分别为0.103、0.19,R2为0.865、0.958,平均相对误差为2.5%、7.11%,两者对沙河集水库水质反演都具有可行性,但BP神经网络要优于多元回归;从水质遥感反演来看,2021年6月沙河集水库的叶绿素a浓度在2.2～5.6ug/l之间,7月叶绿素a浓度在1.8～6.7ug/l之间,均处于中营养状态,为Ⅱ类水质,6月浊度在0～4NTU之间,均值为1.16NTU,7月浊度值集中0.5～4.6NTU之间,库区均值为2.46NTU,总体达到了...     

三角帆蚌清除富营养化水体中叶绿素a的研究

研究了三角帆蚌滤食富营养化水体中藻类的能力．发现三角帆蚌能有效地清除水体中的叶绿素a．通过方差分析的方法得出在96h即达到显著的清除效果，并且当蚌密度在18．75只／m^3时（本实验水体中藻类密度为10^6个／mL左右）清除的效果最佳．还对实验的结果进行了函数的拟合，发现在贝类滤食过程中叶绿素a含量和时间之间存在对数函数关系．本文提示利用双壳贝类净化富营养化水体是一条可行的途径．     

基于软传感器技术的海水富营养化监测

藻类的繁殖生长状态很难用一种传感器在线、实时地直接测量出来。影响藻类生长的环境理化因子众多,这些环境因子之间又相互作用,海洋生态环境是一个高度复杂的非线性系统,很难用传统的机理建模方法来描述。文中用T-S模糊神经网络描述这种复杂的非线性系统,通过构造软传感器来测量藻类的繁殖生长状况。将叶绿素a的含量作为描述藻类生长状态的直接指标,并作为系统的输出变量,通过相关性分析,将影响藻类繁殖生长的主要环境因子作为系统的输入变量,通过对样本的学习训练,构造基于T-S模糊神经网络的软传感器模型。实验结果表明,这种软传感器模型能较好地描述可测环境因子与海水叶绿素a含量之间的非线性映射关系,验证了这种软传感器在监测海水水质异常变化时的有效性。     

遥感和GIS支持下的上海浦东新区城市生态网络格局现状分析

上海浦东新区的绿地、林地、湿地是其重要生态栖息地,同时构成基本生态网络。受城市人口不断增加和经济快速增长影响,上海浦东新区建成区快速扩张,生态栖息地资源不断减少,斑块破碎化加大,基本生态网络连通性下降,生态功能下降。本项研究以2011年福卫二号高分辨率遥感影像为基础数据,结合地面调查,通过面向对象遥感分类方法和人工交互后处理,获得浦东新区绿地、林地、湿地土地利用现状。在GIS技术支持下,采用多层次权重、最小费用路径法和重力模型对浦东新区生态网络结构进行了定量分析与评价。结果表明:(1)浦东新区湿地、林绿地总面积17.99万hm2,占区域面积的65.41%,生态用地比重较大;(2)生态适宜性较强的大型斑块较少,且南北不均;(3)林地是组成研究区生态网络的优势景观要素类型,10 m缓冲结果中林地占51.39%;(4)由重力模型得到生态斑块间作用强度可知,九段沙及南汇东滩禁猎区生态区位十分重要;(5)随着生态廊道缓冲距离的增加,土地利用方式变化巨大,生态用地减少、建设用地增加.     

Remote sensing of spatial patterns of urban renewal using linear spectral mixture analysis: A case of central urban area of Shanghai (1997―2000)

It is very important to integrate remote sensing with urban geography that the spectral mixture analysis technique is applied to urban land cover evolvement and its eco-environmental effect. Urban land cover is mainly composed of complicated artificial materials, which is the key factor to limit the development of the spectral mixture analysis technique. There are two main aspects in which the technique of spectral mixture analysis is applied to urban geography： one is to calculate vegetation fraction; the other is to build quantitative model of the urban impervious surface obtained from the combination between high albedo fraction and low albedo fraction. The technique of spectral mixture analysis is firstly applied to study urban renewal pattern, scale and mode which happened in Shanghai City from 1997 to 2000,     

混凝土坝振动参数区间逆分析

考虑模态观测数据的不确定性，引入不确定问题求解的区间分析思想，建立了利用先验约束条件的混凝土重力坝动态参数的区间反演模型；并采用约束变尺度方法求解该反演模型获得待求参数的区间范围。以某大坝空库情形为例，在振动观测数据不完全的条件下，对该方法进行了考察。结果表明，在只有一阶圆频率和几个固定点处有一阶振型观测数据的情况下，可以可靠地识别出坝体混凝土和基础岩石的动弹性模量所在区间范围，该方法具有一般性，可以应用于一般结构振动参数识别问题。     

格尔木市区土地利用动态遥感调查

利用陆地卫星资料TM和航测数据,在地理信息系统软件MAPGIS．6．0的支持下,对格尔木市区的土地利用现状及动态变化规律进行了研究。调查结果表明,近五年间,格尔木市的耕地和未利用土地减小,居民地和工业及公共设施用地增加,占城市用地的64．23％,林地和园地及水域,远低于国家规定的8％～15％的绿化率标准,且系统结构不合理。     

Satellite remote sensing for urban growth assessment in Shaoxing City, Zhejiang Province

Urban growth represents specific response to economic, demographic and environmental conditions. Rapid urbanization and industrializations have resulted in sharp land cover changes. The present investigation was carried out from Shaoxing City to quantify satellite-derived estimates of urban growth using a three-epoch time series Landsat TM data for the years 1984, 1997 and ETM 2000. The methodology used was based on post classification comparison. The use of GIS allowed spatial analysis of the data derived from remotely sensed images. Results showed that the built-up area surrounding Shaoxing City has expanded at an annual average of 7 km2. Analysis of the classified map showed that the physical growth of urban area is upsetting the other land cover classes such as farming, water resources, etc. The study conclusion mainly emphasized the need for sustainable urban capacity.     

中街山列岛海域增养殖区表层营养盐及富营养化评价

调查2010年春、夏、秋季中街山列岛增养殖区表层海水中溶解态无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)和化学需氧量(COD)等水质指标及该海域的富营养化程度。结果表明,海水温度、盐度、pH、溶解氧、COD、无机氮(DIN)、无机磷(DIP)的月平均值均呈季节性显著差异。COD平均值较低,均低于一类海水标准;就DIN而言大多数站位为劣四类海水,而DIP表现为大多数站位属于二或三类海水。E值表明海水基本处于高富营养状态,且富营养化状态指数中COD占优势,其次为DIN,这两者起到绝对性作用;N:P值表明调查海区的海水基本处于P限制潜在性营养;有机污染指数A值表明所调查海域海水基本处于轻度有机物污染。营养盐与盐度和pH都呈显著的负相关,其中与磷酸盐的负相关最为显著,且各营养盐之间大都呈正相关。     

基于CFD和城市形态参数的风环境评价

风环境对城市居民舒适度影响较大,是城市气候研究的重点。以大庆市东城区为对象,研究基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）和城市形态参数的风环境评价方法。首先使用CFD软件对城市中心片区进行风环境模拟,得到风速云图;再将风速云图分割为多个网格,利用SPSS计算得到网格风速比与城市形态参数的回归拟合方程;最后通过回归拟合方程,计算东城区全域的风速比,评价风环境。结果表明,天空开阔度和迎风面积密度是影响风速比的最主要城市形态参数,综合多种城市形态参数能更好地解释风速比的变化;结合风速比计算方程和风环境评价标准能够发现城市中风环境不良的区域并提出优化建议。     

基于多源遥感数据的蓄洪区洪涝遥感监测与分析

为科学治理蓄洪区洪涝灾害、有效降低经济损失,以安徽省蒙洼蓄洪区作为研究区域,选择哨兵一号、二号和高分系列卫星影像作为数据源,采用区域生长法快速提取洪水淹没范围,绘制洪涝灾害前后的水体变化监测图,并结合蒙洼蓄洪区的土地利用类型分布图,利用GIS技术分析2020年7—8月洪涝期间蒙洼蓄洪区各土地利用类型受灾情况以及总区域受灾情况的时空变化特征。结果表明:区域生长法结合多源卫星遥感数据,可以快速准确地提取洪涝灾害范围,实现洪涝灾害信息的时效性和高频次监测;蒙洼蓄洪区的重度受灾区域主要集中在中部和东北部地区,西南部地区受灾程度较轻,农田和养殖塘受灾程度最为严重,保庄圩和庄台受灾程度最轻;蒙洼蓄洪区受灾面积的时间变化与蓄洪措施具有很强的相关性,而与当地降水情况的相关性较弱。     

热红外高光谱遥感回归分析定量反演石英含量

热液矿床是重要的矿床类型,包含金矿、铜矿、锡矿、铀矿、钨矿、铅锌矿等重要矿床。在多数情况下,热液活动造成其与围岩石英含量的差异。目前遥感技术仅能提取SiO_2含量(或相对含量)及其分布范围,难以精确反映石英含量的差异信息。通过分析JHU波谱库中不同矿物的光谱曲线以及其他多种含石英岩石和不含石英岩石的光谱曲线,区分了SiO_2光谱特征谱段和石英光谱特征谱段。使用热红外地面光谱仪102f实测样品光谱,通过线性回归方程统计出石英含量的计算公式。最后,通过热红外成像光谱仪(thermal airborne hyperspectral imager,TASI)提取研究区石英含量来验证公式的正确性,并得到野外验证。得出结果:8.6μm处的发射峰是8~11.5μm范围内石英唯一明显的光谱特征,其发射峰的凸显程度与石英含量呈正相关关系。