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藻类垂向分布异质性导致了遥感反演的湖泊表层叶绿素a浓度结果与单元水柱内藻类生物量间不存在一一对应的关系,因此有效确定藻类垂向分布结构是遥感反演湖泊藻类生物量的基础.受自身因素和外环境条件的影响,藻类垂向分布结构呈现出多种类型,其中高斯类型应用最广.本文基于3200组HydroLight模拟的高斯垂向数据构建BP神经网络,实现用MODIS数据相对应的3个波段的遥感反射比R_(rs)(469)、R_(rs)(555)、R_(rs)(645)和表层叶绿素a浓度共同估算高斯垂向分布结构参数h和σ.经巢湖地面实测数据验证显示,h和σ的估算值与实测值的相关系数分别为0.97和0.95,对应的相对误差分别为13.20%和12.36%,两者相对误差同时小于30%的占总数据量的87.5%,表明该BP神经网络估算巢湖藻类高斯垂向分布结构的有效性和准确性,为基于卫星遥感数据获取湖泊藻类生物量提供了重要的理论基础. 相似文献
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湖泊水质遥感的几个关键问题 总被引：7，自引：4，他引：3
我国目前约有面积大于1km2的湖泊有3000个,绝大部分属高叶绿素和高悬浮物浓度水体,属于典型的Ⅱ类水体,物质组成多样,水体的光学辐射传输复杂,且有大范围的光学浅水.我国的湖泊水质/水色遥感虽然取得了一定进展,但借鉴海洋水色遥感的相关理论和经验,还需要解决以下四个关键问题:1)兼顾海洋沿海水质遥感,发展专用的静止卫星湖泊水质遥感器;2)在当前多光谱遥感资料基础上研发高光谱湖泊水质因子提取的遥感定量化模型,提高反演精度;3)深化湖底底质对湖泊水质/水质遥感影响研究,发展湖底水质遥感反射率精确计算模型;4)发展适用于湖泊水体区域性Ⅱ类水体大气校正方法,并集成反演、遥感产品制作、分发等技术,构建湖泊水体水质/水色业务化运行体系. 相似文献
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新安江水库(千岛湖)湖泊区夏季热分层期间垂向理化及浮游植物特征 总被引：20，自引：8，他引：12
2010年7月对亚热带特大型水库——新安江水库湖泊区水体的垂向物理、化学参数以及浮游植物群落进行了观测研究,并应用Water-PAM对水体浮游植物垂向光合作用参数进行了测定.研究结果表明:夏季该水库湖泊区在水下10～20 m处形成明显的温跃层,垂向pH值、溶解氧及浊度的变化同叶绿素a浓度呈现高度一致;夏季浮游植物群落以硅藻占绝对优势,水体表层以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)为主,表层以下其它各层均以巴豆叶脆杆藻(Fragilaria cro-tonensis)为绝对优势种,垂向分布表现为5～10 m区间为浮游植物高密度区域,温跃层以下浮游植物密度显著下降,水温分层可能是决定浮游植物垂向分布的重要因素之一.浮游植物最大光合效率从表层向下层逐步降低,实际光合效率最大值出现在垂向10 m区域. 相似文献
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贵州红枫湖越冬藻类的空间分布与实验室复苏实验 总被引：1，自引：0，他引：1
本文选取贵州省红枫湖这一典型的亚深水型湖泊作为研究对象,在8个代表性湖区开展了为期一年的表层水体藻类浮游植物分布的月定量监测,并在4个采样点采集新鲜沉积物进行了越冬藻类赋存与复苏模拟实验研究.研究表明,红枫湖表层水体藻类种群密度蓝藻绿藻>硅藻>甲藻,蓝藻为优势门类,水体藻类种群密度秋季初期最高,其次是春季初期和夏季,具有明显的季节性演化特征.水体中越冬藻类以蓝藻为主,其次是硅藻和绿藻,水深对水体中藻类的种群密度及组成没有显著影响.沉积物中越冬藻类以硅藻为主,基本不含蓝藻.模拟实验表明,水体中的光照条件对藻类的复苏和生长有重要影响,温度和沉积物中藻类的种群密度与组成同样影响藻类的复苏. 相似文献
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秋季太湖悬浮物高光谱估算模型 总被引：10，自引：0，他引：10
2004年10月,在太湖设置67个采样点,现场测量了水体遥感反射比、后向散射系数和辅助参数,实验室分析了水体的悬浮物浓度和水色要素吸收系数.本文在对遥感反射比光谱分析的基础上,比较了几种水体遥感反射比光谱估算悬浮物浓度的方法,结果发现广泛应用的带比值项的算法,虽然可以应用于太湖总悬浮物浓度估算,但是普遍存在相对误差较高的弱点.通过对光谱的分析,确定了750hm单波段算法的参数,并提出了利用近红外812nm波峰高度来估算水体悬浮物的方法.文中还详细阐述了为什么比值算法等在太湖水体悬浮物浓度估算中相对误差比较高,并解释了利用近红外估算精度高的原因,并指明以上算法在遥感应用中的优点和不足,以及现实水体(水质)遥感对现有遥感器配置和遥感算法的需求. 相似文献
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-座富营养化水库—福建山仔水库夏季热分层期间浮游植物垂向分布 总被引：10，自引：2，他引：8
对福建省水温分层型富营养化山仔水库夏季大坝断面垂向水体的物理化学参数进行了监测分析,并应用荧光分析法结合显微镜细胞计数法,对垂向分层水体和沉积物中的浮游植物生物量、群落组成及丰度进行了分析.结果表明,水库的水温分层能够引起水化学指标的分层.夏季大坝断面水体中的浮游植物以蓝藻门微囊藻属占绝对优势,垂向分布表现为表层的浮游植物细胞数量高于底层,温跃层以下细胞数急剧减少,水温分层可能决定着浮游植物的垂向分布,底泥中的浮游植物将为水体的水华提供"种源". 相似文献
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随着湖泊流域经济的快速发展,蓝藻水华频繁暴发的现象越来越严重,水体富营养化已经成为国内外重大环境问题.浮游植物是水体的初级生产者,是衡量水体富营养化程度的主要指标之一,遥感技术则是探测水体浮游植物时空分布的重要手段.在收集整理近千篇国内外水体浮游植物遥感研究论文的基础上,从卫星数据源、研究内容及研究方法等角度,总结了遥感技术在富营养化湖泊浮游植物监测应用的历史进展、研究重点及发展趋势.研究表明,现有的富营养化水体浮游植物遥感研究,以湖泊蓝藻水华问题为切入点,研究视角由水体表层(藻华面积、色素浓度)转至水下三维(藻总量),研究方法从定性识别转向定量反演,研究内容从监测蓝藻水华推进到探测不同类群蓝藻,逐渐形成了以应用为导向,"MODIS/VIIRS大中型湖泊日常监测—GF/Sentinel2小型湖泊针对性监测—无人机应急监测"的浮游植物遥感综合监测体系.上述研究梳理了富营养化水体浮游植物遥感监测湖泊水环境学科的发展动向,以期为从事蓝藻水华生态灾害监测和预警人员提供重要的技术支撑和理论参考. 相似文献
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《水文科学杂志》2013,58(3)
Abstract Remote sensing technology is being conceived as a cost-effective tool to monitor the eutrophication problem in shallow inland lakes and reservoirs. The objective of this study is to develop hyperspectral remote sensing algorithms for chlorophyll and accessory pigments retrieval in the Ishizuchi Reservoir in Japan. The laboratory reflectance data of 207 field samples with manipulated pigment and suspended sediment concentrations were measured between 400 and 700 nm with a hyperspectral spectroradiometer, and integrated into 60 contiguous narrow bands. Band ratio and spectral absorption algorithms were developed by regression analysis with the observed chlorophyll measurements, and their estimation accuracies were evaluated using the RMSE of the estimates. Algorithms developed from spectral absorption ratios a(675 nm)/a*(675 nm) for five different classes of total pigment concentrations were more accurate than the algorithms based on band ratios Rrs (538 nm)/Rrs (488 nm), Rrs (581 nm)/Rrs (463 nm) and Rrs (674 nm)/Rrs (622 nm) as a result of removing the influence of overlapping absorption and scattering by water molecules and suspended solids from total absorption spectra. 相似文献
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AbstractRemote sensing has become promising in providing temporal and spatial information on biogeodynamics in large and open freshwater bodies. In optically complex environments, such as in the Western Basin of Lake Erie (WBLE), the water contains multiple biogeochemical constituents or colour producing agents (CPAs), such as phytoplankton, suspended matter and dissolved organic carbon; identifying and analysing such in-water constituents is crucial for understanding and assessing many biogeochemical processes. For example, concentrations of chlorophyll-a and total suspended matter can be used as proxies to assess phytoplankton dynamics and particulate loading. However, quantitative estimation of their concentrations from satellite observations is complicated when working with mixed spectral signatures. Hyperspectral remote sensing is fast emerging as a key technology for advanced and improved understanding of optically complex waters. This study estimates concentrations of chlorophyll-a and total suspended matter (TSM) in the WBLE by applying the partial least squares (PLS) method to a full range (400–900 nm) of continuous narrow spectral bands. The PLS method models the covariance between hyperspectral bands and CPAs, and identifies the optimal bands that characterize most of the variance in the CPAs. This method avoids the curse of dimensionality and the effects of multi-collinearity, a challenge that is associated with new-generation hyperspectral satellite sensors. Validation parameters for the PLS-based models produced R2 of 0.84 for chlorophyll-a (RMSE = 1.18 μg/L), and R2 of 0.90 for TSM (RMSE = 1.26 mg/L), illustrating the potential of the PLS method for isolating and extracting absorption features characterizing the various CPAs in optically complex Case II type waters.
Editor Z.W. Kundzewicz Associate editor Not assigned 相似文献
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太湖水体秋季散射特性及其相关因素分析 总被引：2，自引：0，他引：2
水体散射特性的研究是水色遥感和水生态学研究中重要的组成部分.通过对2007-11-08至2007-11-21在太湖获取的水体固有光学属性和室内水样分析数据的分析,研究太湖水体散射特性及其相关因素.结果表明,太湖水体散射系数与波长之间存在幂函数递减规律,平均幂指数为0.82±0.21,变异系数为25.39%;粒径分布斜率与幂指数以及散射系数ln(550nm)/1n(756nm)之间存在线性相关,R2分别为0.894和0.783;后向散射率与无机悬浮物浓度之间指数负相关R2=0.854;折射指数与无机悬浮物浓度和无机物与有机物的比例之间指数负相关,R2分别为0.851和0.781. 相似文献
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现有水色卫星主要是针对大洋清洁水体设计,内陆浑浊水体多数波段经常饱和;而发展可以业务化运行的内陆水体叶绿素a算法,为生产实践服务,一直是水色遥感的重点和难点之一.利用2013年巢湖星地同步数据(N=55),通过经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分析方法,选用MODIS唯一不饱和的4个波段(469、555、645、859 nm)数据进行分解,然后回归建模;并使用第三方独立的巢湖实测数据(N=40)进行验证(R2=0.63,URMSE=85.46%).结果表明:该算法用于MODIS影像上,空间分布合理,季节差异明显,且在高悬浮物水体、不同气溶胶条件下均有很好的抗扰动性.实践证明EOF算法可以应用于业务化运行的内陆水体叶绿素a浓度估算,并对其他水色参数反演具有一定的借鉴意义. 相似文献
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太湖有色溶解有机物对水体总吸收贡献的遥感估算 总被引：1，自引：0，他引：1
有色溶解有机物(CDOM)是决定自然水体水色的主要溶解物质,其吸光能力和光化降解产物对水体初级生产力和碳循环过程具有重要影响.以太湖为研究区,2004年10月、2008年10月、2010年4月和2011年1月和3月共5期实测数据,采集了333个有效样点,分析不同时期CDOM对水体总吸收的贡献,并利用遥感技术估算[aCDOM/at](412).结果表明:不同时期[aCDOM/at](412)均值变化明显,2011年[aCDOM/at](412)的均值最大(0.369),高于所有样点[aCDOM/at](412)均值(0.295±0.139);201004期的[aCDOM/at](412)在0.046~0.455之间变化,其均值最小(0.236±0.108);200410和200810两期数据[aCDOM/at](412)均值相差不大.竺山湾、梅梁湾与整个太湖相比,竺山湾[aCDOM/at](412)均值较高,对太湖[aCDOM/at](412)的贡献较大,而梅梁湾[aCDOM/at](412)均值与整个太湖相差较小.利用多元线性模型估算[aCDOM/at](412)精度较高(n=333,RMSE=34.60%).悬浮泥沙和浮游色素是影响[aCDOM/at](412)遥感估算精度的主要原因,浮游色素的吸收造成[aCDOM/at](412)的值被低估,而悬浮泥沙的吸收使得[aCDOM/at](412)的值被高估,并且悬浮泥沙是影响CDOM吸收的主要原因. 相似文献
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基于FVCOM的太湖梅梁湾夏季水温、溶解氧模拟及其影响机制初探 总被引：6，自引：1，他引：5
水体中的溶解氧是表征水生生态系统健康与否的重要参数之一.本研究基于太湖2008年8月16 20日的风速、风向、短波辐射等气象场资料以及实测的相关水质参量,利用FVCOM(即非结构化网格有限体积近海海洋模型)模式对太湖梅梁湾三维水温以及水体中溶解氧进行模拟,模拟结果与实测值基本吻合,水温的验证回归方程为y=1.02x,R2为0.690;溶解氧的R2为0.760.同时对溶解氧浓度的时空分布,梅梁湾溶解氧的"源"和"汇"及其贡献进行了分析.结果表明:太阳辐射、风速是影响水温日成层现象的重要因子;受水温和光照的影响,夏季梅梁湾的溶解氧存在垂直差异,呈现出"双峰双谷"的日变化特征;浮游植物光合作用制氧是水中溶解氧的最重要来源,水下光衰减直接控制着初级生产力的垂直分布;浮游植物呼吸及死亡是溶解氧的最大消耗者,余下依次为底泥耗氧、碳化需氧、细菌呼吸耗氧和硝化作用耗氧. 相似文献
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We have correlated the longitudinal unit conductance CL obtained from interpreted vertical electrical sounding data with the formation resistivity Rt and the formation resistivity factor F, obtained by carrying out electrical borehole logging. Interpreted geophysical data of eleven soundings and two electrical borehole log records are used for the analysis. The geophysical data used were acquired in a sedimentary basin. The study area is called Lower Maner Basin located in the province of Andhra Pradesh, India. Vertical electrical soundings were carried out using a Schlumberger configuration with half current electrode separation varying from 600–1000 m. For logging the two boreholes, a Widco logger‐model 3200 PLS was used. True formation resistivity Rt was calculated from a resistivity log. Formation resistivity factor F was also calculated at various depths using Rt values. An appreciable inverse relation exists between the correlated parameters. The borehole resistivity Rt and the formation resistivity factor F decrease with the increase in the longitudinal unit conductance CL. We have shown the use of such a relation in computing borehole resistivity Rt and formation resistivity factor F at sites that posses only vertical electrical sounding data, with a fair degree of accuracy. Validation of the correlation is satisfactory. Scope for updating the correlation is discussed. Significance and applications of the relation for exploration of groundwater, namely to update the vertical electrical sounding data interpretation by translating the vertical electrical sounding data into electrical borehole log parameters, to facilitate correlations studies and to estimate the porosity (φ), permeability (K) and water saturation Sw of water bearing zones are discussed. 相似文献
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湖泊富营养化已经成为水资源领域的研究焦点,是水环境领域面临的长期严峻挑战.为探明干旱半干旱区域湖泊营养状态,以典型岱海水体为例,利用2019—2020年6次野外实测数据为基础,针对Sentinel_2A和Landsat_8 OLI遥感数据,基于营养状态指数TSISDD与色度角之间的相关关系,建立了岱海水体营养状态评估模型,并利用1986—2020年遥感影像数据,得到了长时间序列的水体营养状态.结果表明:(1)本文建立的营养状态评估模型,根据精度检验结果显示模型精度较好,决定系数(R2)为0.74,均方根误差(RMSE)为3.66,平均绝对百分比误差(MAPE)为4.84%.(2)将算法应用到时间序列MSI、TM、ETM+和OLI数据,得到了岱海水体1986—2020年的营养状态动态特征.结果表明,岱海水体面积逐年减少,且多数时间处在轻度富营养化状态.水体富营养化现象大体上从边缘逐渐向湖中心趋于缓和,离岸边越近富营养化现象越严重,通常趋向湖中心以中营养为主,整体上贫营养化现象极少.(3)岱海营养状态时空变化与气温、风速和降水量等气候因子的相关性并不显著,对其解释率为13%.气候因子对营养状态的月变化影响显著,对其解释率为93%. 相似文献