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基于环境一号卫星高光谱遥感数据的巢湖水体叶绿素a浓度反演 总被引：5，自引：0，他引：5
三波段模型是基于生物光学模型构建的叶绿素a浓度反演半分析模型,是目前反演内陆富营养化浑浊水体叶绿素a浓度效果较好的方法.本文通过星地同步实验,分析巢湖水体各组分光谱特征,分别基于地面实测数据与环境一号卫星高光谱遥感数据建立三波段模型反演巢湖水体叶绿素a浓度.结果表明,由于特征波段在不同数据源的位置不同,导致了两个模型波段选择及反演精度的差异.因此,只有在充分考虑遥感数据的光谱特征的条件下,分析遥感信息理论和实际图幅影像有效结合在一起的地物信息,才能进一步优化三波段模型的波段选择,实现遥感数据定量反演水体叶绿素a浓度的目标. 相似文献
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水体Chl.a浓度是水质评价的一个重要指标,受悬浮物浓度季节性变化的影响,如何削弱悬浮物的光谱干扰,是实现内陆水体Chl.a浓度遥感高精度反演的难点之一.基于2011-2013年妫水河6次实测水体高光谱数据和水体Chl.a浓度数据,评价广泛应用的三波段模型和非线性拟合能力较好的支持向量机回归(SVR)模型的反演精度,使用基线校正和一阶微分方法来削弱实测高光谱中非Chl.a光谱信息.定义两种基线:750 nm的反射率值;500与750 nm的反射率值连线,基线校正为光谱反射率减去基线值.利用2013年7月的实测数据进行验证,结果表明,SVR模型比三波段模型更适合季节性浑浊水体的Chl.a浓度反演.通过基线校正筛选后的波段反射率组合作为输入变量能够提高SVR模型的反演精度,决定系数为0.68,均方根误差为3.38μg/L;线性基线校正提高三波段Chl.a估算模型的反演能力有限. 相似文献
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基于时间序列MODIS影像的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙浓度反演及变化 总被引：2，自引：0，他引：2
悬浮泥沙浓度是描述水质的重要参数之一,获得其在空间和时间上的分布信息对于理解、管理和保护湖泊生态系统是必要的.此研究旨在建立基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度反演模型,并利用建立的模型反演2000-2007年鄱阳湖丰水期的悬浮泥沙浓度,分析其在时间和空间上的变化特征并对引起这些变化的原因进行讨论.研究结果揭示:MODIS Terra影像红波段与悬浮泥沙浓度具有显著的相关性(R2=0.92,s.e.=12.02mg/L,F=154.30,P<0.001),可以用于鄱阳湖丰水期悬浮泥沙浓度的反演;自2000-2007年间,鄱阳湖悬浮泥沙浓度呈明显的时间和空间分布特征,在南部水体悬浮泥沙浓度无明显变化,在北部呈增加趋势,而中部水体泥沙浓度波动较大;鄱阳湖北部的采砂活动是导致此区域悬浮泥沙浓度增加的主要原因,其与长江江水倒灌鄱阳湖共同作用引起鄱阳湖中部泥沙浓度的波动,抚河、信江和饶河输沙量的非显著变化也导致南部鄱阳湖水体悬浮泥沙浓度的非显著变化. 相似文献
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乌梁素海沉水植物群落光谱特征及冠层水深影响分析 总被引：1，自引：0，他引：1
沉水植物对于改善富营养化水体和重建水生生态系统起着至关重要的作用.应用遥感技术可以实时、大面积监测沉水植物的分布和生长情况,而冠层水深直接影响沉水植物在湖泊、河流中的准确遥感解译.本研究基于实测光谱数据,分析了乌梁素海沉水植物光谱特征,并研究了冠层水深对乌梁素海沉水植物反射光谱的影响,建立了乌梁素海沉水植物冠层水深反演模型.结果表明:1)挺水植物在短波红外1662 nm和2223 nm附近分别有一个反射峰,这是挺水植物区别于沉水植物和漂浮藻类的重要波段; 0深度沉水植物(WDC=0)与漂浮藻类的光谱反射率非常接近,但是在绿波段(550～690 nm)有明显差异,因此,可以利用绿波段和短波红外波段的光谱特征来区分挺水植物、沉水植物和漂浮藻类.2)沉水植物群落的光谱反射率随冠层水深的增加而降低,在700～900 nm波段范围内变化最为明显,且在700～735 nm波段附近,沉水植物群落光谱反射率与冠层水深呈显著负相关.3)在建立的单波段/波段比沉水植物冠层水深反演模型中,波段比反演模型要优于单波段反演模型,波段比反演模型的决定系数R2 0.70,均方根误差13.70 cm,平均相对误差28%,反演精度较好,适用于10～60 cm沉水植物冠层水深的反演.4)利用波段响应函数,将实测光谱反射率积分到Landsat-8 OLI波段上,建立OLI了冠层水深反演模型,其中,波段比幂函数模型反演效果最好,R2为0.49,均方根误差为18.17 cm,平均相对误差40.05%.可用于精确大气校正后乌梁素海沉水植物冠层水深的反演. 相似文献
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应用实测光谱估算千岛湖夏季叶绿素a浓度 总被引：4，自引：2，他引：2
依据2010年8月的实测数据构建了千岛湖水体夏季叶绿素a浓度的实测光谱数据估算模型,并进行了验证.利用ASD FieldSpec3野外光谱仪获取高光谱数据,计算水体离水辐亮度和遥感反射率.通过寻找反演水体叶绿素a浓度的高光谱敏感波段,采用单波段相关分析、波段比值、微分光谱、三波段模型、BP人工神经网络等多种算法进行比较分析,结果表明:叶绿素a浓度与单波段光谱反射率的相关性不大;596 nm和489 nm波长处反射率比值、545 nm处光谱一阶微分与叶绿素a浓度均呈较显著相关,估测模型决定系数R2分别为0.782、0.590,RMSE分别为0.89、1.98μg/L;三波段模型的反演结果优于传统的波段比值和一阶微分法,R2为0.838,RMSE为0.71μg/L;神经网络模型大大提高了叶绿素a浓度的反演精度,R2高达0.942,RMSE为0.63μg/L.本研究为今后在千岛湖水域的夏季相邻月份进行叶绿素a浓度大范围遥感反演研究奠定了基础. 相似文献
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针对受采砂活动影响显著的鄱阳湖高浑浊水体,结合数值模拟和遥感技术,利用已有的鄱阳湖采砂区遥感监测结果,在构建的鄱阳湖水动力-悬浮泥沙输移模型中添加泥沙点源,对2011年7月1-31日采砂影响下的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙浓度进行数值模拟.利用悬浮泥沙浓度实测数据和MODIS影像反演结果对模拟结果的有效验证表明,考虑采砂影响后,悬浮泥沙浓度模拟值与实测值具有强相关关系,确定性系数为0.831,均方根误差为15.5 mg/L,悬浮泥沙浓度空间分布趋势与遥感反演结果基本一致.模拟结果显示,采砂活动对鄱阳湖南部主湖区、河流入湖口影响较小,其主要影响由南向北,经棠荫以西和松门山岛以北航道、入江水道延伸到湖口区域,是鄱阳湖北湖区高浑浊水体形成的重要原因. 相似文献
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2008年11月、2009年4月,分别对太湖水体以及2009年6月对巢湖水体进行野外实验.对太湖水体遥感反射率进行因子分析,并利用遥感反射率的不同因子,对叶绿素和总悬浮物浓度进行反演,并对反演因子的普适性进行验证.利用第一因子反演太湖春季叶绿素浓度,平均相对误差为22.1%,均方根误差为3.48g/L,利用该方法反演巢湖、太湖秋季水体的叶绿素浓度没有取得较好的效果;利用第二因子反演太湖春季总悬浮物浓度,平均相对误差为13.9%,均方根误差为11.33mg/L,利用该因子反演巢湖、太湖秋季水体的总悬浮物浓度同样取得较好效果.结果表明:利用遥感反射率的第一因子对叶绿素浓度进行反演,该方法不具有普适性;利用遥感反射率的第二因子对总悬浮物浓度进行反演能取得较好的结果,此方法具有一定的普适性. 相似文献
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基于半分析模型的波段最优化组合反演混浊太湖水体叶绿素a 总被引：5，自引：0，他引：5
内陆水体叶绿素a浓度定量反演是水质遥感的热点与难点.本文基于对内陆水体叶绿素a、悬浮物、溶解有机物与水分子的光谱特征分析,从半分析生物光学模型出发,利用太湖实测的水面 ASD 高光谱遥感数据三波段组合,进行迭代优化,得到与叶绿素浓度密切相关而受悬浮物与黄色物质影响小的最优波段组合模型,反演精度较高,其决定系数和均方根误差分别为 0.8358、3.816mg/m3,该方法可以有效地反演高浓度悬浮物主导光学特性的水体叶绿素a浓度. 相似文献
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悬浮泥沙是重要的水质参数之一.应用遥感技术监测悬浮泥沙,学者们提出了众多的悬浮泥沙遥感的经验模型和推导模型.但在缺乏大气参数或没有足够实测数据的情况下,这些模式的精度和准确性得不到保证.针对这种情况,以巢湖为实验区,对三景的巢湖卫星遥感数据进行了如下的数据处理:(1)利用内部平均相对反射率法进行图像的大气校正,得到的相对反射率与真实反射率具有相似的波谱特征;(2)对图像进行了水体提取、二值化、掩膜处理,并通过湖泊泥沙指数SI=(TM2 TM3)/(TM2/TM3)提取了TM数据下的泥沙信息,得到水体含沙量图;(3)按照本文提出的基于遥感图像的不同浓度等级泥沙的划分依据,在泥沙指数图上进行密度分割处理,得到了巢湖泥沙相对浓度分布图.在上述的处理基础上,利用谱间关系法对巢湖水体进行准确提取;结果表明,与实测资料对比,巢湖泥沙相对浓度分布与验证数据一致,实测数据和SI值相关系数为0.89(置信度水平在0.001),表明泥沙指数方法可以直观和定量地反映悬浮泥沙相对浓度的分布与变化;研究结果显示,1987-2000年间,巢湖高浓度悬浮泥沙范围增大了约1.5倍.通过影像差值图清楚地识别出变化区域,主要位于西湖的中心、河口入湖区和东湖的南岸,这种变化的最主要原因是由于各入湖河流携带的大量悬浮泥沙进入水体,其次是岸坡崩塌物形成的. 相似文献
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An improved method for evaluating the seasonal variability of total suspended sediment flux field in the Yellow and East China Seas 总被引：1，自引：0，他引：1
The suspended sediment flux field in the Yellow and East China Seas(YECS) displays its seasonal variability.A new method is introduced in this paper to obtain the flux field via retrieval of ocean color remote sensing data,statistical analysis of historical suspended sediment concentration data,and numerical simulation of three-dimensional(3D) flow velocity.The components of the sediment flux field include(i) surface suspended sediment concentration inverted from ocean color remote sensing data;(ii) vertical distribution of suspended sediment concentration obtained by statistical analysis of historical observation data;and(iii) 3D flow field modeled by a numerical simulation.With the improved method,the 3D suspended sediment flux field in the YECS has been illustrated.By comparison with the suspended sediment flux field solely based on the numerical simulation of a suspended sediment transport model,the suspended sediment flux field obtained by the improved method is found to be more reliable.The 3D suspended sediment flux field from ocean colour remote sensing and in situ observation are more closer to the reality.Furthermore,by quantitatively analyzing the newly obtained suspended sediment flux field,the quantity of sediment erosion and deposition within the different regions can be evaluated.The sediment exchange between the Yellow Sea and the East China Sea can be evident.The mechanism of suspended sediment transport in the YECS can be better understood.In particular,it is suggested that the long-term transport of suspended sediment is controlled mainly by the circulation pattern,especially the current in winter. 相似文献
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PRELIMINARY STUDY ON TRANSPORTATION AND DISTRIBUTION OF SEDIMENT LOAD IN THE YANGTZE ESTUARY 1 总被引：6，自引：0，他引：6
１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｖａｓｔａｒｅａｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅｅｓｔｕａｒｙ,ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｍｍｏｎａｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓ：ｓｕｃｈａｓｔｈｅｃｏｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｗｉｔｈｔｈ... 相似文献
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Spectrally based remote sensing of river bathymetry 总被引：1，自引：0，他引：1
This paper evaluates the potential for remote mapping of river bathymetry by (1) examining the theoretical basis of a simple, ratio‐based technique for retrieving depth information from passive optical image data; (2) performing radiative transfer simulations to quantify the effects of suspended sediment concentration, bottom reflectance, and water surface state; (3) assessing the accuracy of spectrally based depth retrieval under field conditions via ground‐based reflectance measurements; and (4) producing bathymetric maps for a pair of gravel‐bed rivers from hyperspectral image data. Consideration of the relative magnitudes of various radiance components allowed us to define the range of conditions under which spectrally based depth retrieval is appropriate: the remotely sensed signal must be dominated by bottom‐reflected radiance. We developed a simple algorithm, called optimal band ratio analysis (OBRA), for identifying pairs of wavelengths for which this critical assumption is valid and which yield strong, linear relationships between an image‐derived quantity X and flow depth d. OBRA of simulated spectra indicated that water column optical properties were accounted for by a shorter‐wavelength numerator band sensitive to scattering by suspended sediment while depth information was provided by a longer‐wavelength denominator band subject to strong absorption by pure water. Field spectra suggested that bottom reflectance was fairly homogeneous, isolating the effect of depth, and that radiance measured above the water surface was primarily reflected from the bottom, not the water column. OBRA of these data, 28% of which were collected during a period of high turbidity, yielded strong X versus d relations (R2 from 0·792 to 0·976), demonstrating that accurate depth retrieval is feasible under field conditions. Moreover, application of OBRA to hyperspectral image data resulted in spatially coherent, hydraulically reasonable bathymetric maps, though negative depth estimates occurred along channel margins where pixels were mixed. This study indicates that passive optical remote sensing could become a viable tool for measuring river bathymetry. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Sand rivers are ephemeral watercourses containing sand that are occasionally flooded with rainwater runoff during the rainy season. Although the riverbed appears dry for most of the year, there is perennial groundwater flow within the sand. This water flowing beneath the surface is a valuable resource for local communities; nonetheless our understanding of such river systems is limited. Hence, this paper aims to improve our understanding of the hydrology of sand rivers and to examine the potential use of remote sensing to detect the presence of water in the sand. The relationship between rainfall events and changes in the water level of two sand rivers in the Matabeleland South Province of Zimbabwe was investigated. A lagged relationship was observed for the Manzamnyama River but for the Shashani River the relationship was seen only when considering cumulative rainfall events. The comparison of the modelled flow as simulated by a water balance model with observations revealed the important influence of the effective sediment depth on the recharge and recession of the alluvial channels in addition to the length of the channel. The possibility of detecting water in the alluvial sands was investigated using remote sensing. During the wet season, optical images showed that the presence of water on the riverbed was associated with a smooth signal, as it tends to reflect the incident radiation. A chronological analysis of radar images for different months of the year demonstrates that it is possible to detect the presence of water in the sand rivers. These results are a first step towards the development of a methodology that would aim to use remote sensing to help reducing survey costs by guiding exploratory activities to areas showing signs of water abstraction potential. 相似文献
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Extreme flood‐driven fluvial bank erosion and sediment loads: direct process measurements using integrated Mobile Laser Scanning (MLS) and hydro‐acoustic techniques 
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下载免费PDF全文 Julian Leyland Christopher R. Hackney Stephen E. Darby Daniel R. Parsons James L. Best Andrew P. Nicholas Rolf Aalto Dimitri Lague 《地球表面变化过程与地形》2017,42(2):334-346
This methods paper details the first attempt at monitoring bank erosion, flow and suspended sediment at a site during flooding on the Mekong River induced by the passage of tropical cyclones. We deployed integrated mobile laser scanning (MLS) and multibeam echo sounding (MBES), alongside acoustic Doppler current profiling (aDcp), to directly measure changes in river bank and bed at high (~0.05 m) spatial resolution, in conjunction with measurements of flow and suspended sediment dynamics. We outline the methodological steps used to collect and process this complex point cloud data, and detail the procedures used to process and calibrate the aDcp flow and sediment flux data. A comparison with conventional remote sensing methods of estimating bank erosion, using aerial images and Landsat imagery, reveals that traditional techniques are error prone at the high temporal resolutions required to quantify the patterns and volumes of bank erosion induced by the passage of individual flood events. Our analysis reveals the importance of cyclone‐driven flood events in causing high rates of erosion and suspended sediment transport, with a c. twofold increase in bank erosion volumes and a fourfold increase in suspended sediment volumes in the cyclone‐affected wet season. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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因为具有明显的时间与空间分辨率优势,遥感数据成为近岸Ⅱ类水体悬浮泥沙浓度(SSC)信息提取研究的重要数据源之一.悬浮泥沙遥感信息提取的现状可归纳为:(1)建立近岸Ⅱ类水体SSC遥感模式的方法有三种类型,分别是基于地面光谱与SSC测量的反射率反演方法、基于图像信息法和基于大气辐射传输理论模型法;(2)基于地面测量的反射率反演方法属于理论与经验相结合的方法,也是目前用于SSC定量化遥感模式研究的常用方法.其数学表达形式包括线性关系式、对数关系式、负指数关系式、Gordon模式和综合模式等;(3)到目前为止已有的Ⅱ类水体SSC遥感模式适用性方面还不理想,远未达到与试验室分析相匹配的精度.文章认为:加强地面水文光谱实验研究,建立多光谱SSC定量模式,以高分辨率和高光谱遥感融合数据为基础的SSC定量遥感是今后该方向发展趋势. 相似文献
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湖泊光学研究进展及其展望 总被引：11，自引：4，他引：7
从湖泊光学研究理论框架、研究方法、水体生物光学特性、有色可溶性有机物(CDOM)生物地球化学循环、光与浮游植物相互关系、沉积物再悬浮光学效应、湖泊水色遥感等几个方面全面回顾了湖泊光学研究进展.湖泊光学研究理论框架主要包括各光学组份吸收、散射、漫射衰减及辐射传输方程;近年来,逐步发展了野外时空格局调查、水动力水华过程连续... 相似文献
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基于叶绿素荧光峰特征的浑浊水体悬浮物浓度遥感反演 总被引：4，自引：0，他引：4
内陆水体光学特性复杂,其水质参数遥感反演是当前环境遥感研究的热点与难点.2004年10月在太湖实测了67个站点的遥感反射率与相应站点水质参数浓度,通过对水体反射率光谱的分析发现,秋季太湖悬浮物主导了水体光学特性,叶绿素荧光峰的特征主要体现为悬浮物浓度的变化.据此建立了基于水面实测岛光谱遥感反射率数据的叶绿素荧光峰特征与悬浮物浓度之间的拟合关系,发现二者具有很好的响应关系.具体分析了叶绿素荧光峰绝对高度、基线高度、归一化高度(分别归一化到560nm附近最大反射率波段与近红外810nm附近最大反射率波段)及荧光峰积分面积(包括积分总面积、基线以下面积与基线以上面积)等儿种光谱特征与悬浮物浓度之间的关系,其相关系数(R2)分别为0.8822、0.7483、0.8901、0.8547、0.8927、0.8877、0.8632,平均相对误差分别为27.25%、41.03%、27.11%、25.75%、24.91%、25.47%、27.54%.总体反演精度较高,其中总积分面积法效果最好,基线高度法效果最差,而叶绿索荧光峰波段的位移与悬浮物浓度之间不存在明显的相关性.研究结果表明叶绿素荧光峰特征在浑浊内陆水体悬浮物浓度信息提取中具有很好的应用前景,该方法可为浑浊的二类水体悬浮物遥感反演提供了一个新思路. 相似文献