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对地观测技术的快速发展为水环境定量遥感监测提供了多源遥感数据的有利支撑,然而多源数据空间尺度差异引起的遥感数据和定量产品的不一致性严重制约了水环境科学研究和业务化应用。针对多源遥感数据的空间尺度转换和尺度误差问题,本文提出一种模拟遥感成像过程点扩散函数(PSF)的多源遥感数据空间尺度转换方法。以高空间分辨率GF-1卫星16m遥感数据为基础,模拟了常用的内陆水环境监测卫星Landsat TM/ETM+/OLI(30m)、Terra/Aqua MODIS(250m、500m、1000m)数据,系统研究了高动态浑浊水体(以鄱阳湖悬浮颗粒物监测为例)多源定量遥感监测的空间尺度误差,并对比分析了常用的多源数据尺度转换方法(基于遥感反射率数据平均法和基于悬浮颗粒物产品平均法)的有效性。结果表明,基于点扩散函数的空间尺度转换方法与传统方法具有较高的相关性,基于遥感反射率数据平均法的水环境定量遥感产品的误差水平低于基于悬浮颗粒物产品平均法;相对于南海等相对平稳水体的低空间尺度误差水平(0.5%),在高动态浑浊的内陆或近岸水环境遥感监测中,由空间尺度变化引起的产品误差可达±5%左右。因此,在高精度水环境定量遥感发展应用的需求和多源多尺度遥感数据协同的背景下,本文研究对于提高多源遥感监测产品的一致性和应用能力具有重要理论和现实意义。 相似文献
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总悬浮物浓度是水质评价的重要参数之一。2015年8月,在鄱阳湖布设33个采样点,通过测量水面光谱和采集水样进行检测,获取水面遥感反射率、总悬浮物浓度和叶绿素a浓度等数据。结合实测水面遥感反射率数据与总悬浮物浓度的相关性分析,建立了单波段、一阶微分和波段比值3种反演模型,并分别进行了精度验证。研究发现,3种反演模型的拟合度(R2)均大于0. 9,其中单波段模型最优,其R2、均方根误差(root mean square error,RMSE)及平均相对误差(mean relative percentage error,MRPE)分别为0. 980 5,3. 78 mg/L和16. 99%。将该单波段模型应用于2015年8月3日的高分一号(GF-1)卫星影像数据,同样得到了较高的反演精度,R2,RMSE和MRPE分别为0. 847 7,12. 23 mg/L和35. 22%。结果表明,鄱阳湖丰水期总悬浮物浓度值总体偏低,平均值为23. 26 mg/L,高值主要集中在鄱阳湖北部通江河道及其以南的中部水域,其余水域分布较为均匀。利用2015年10月24日GF-1影像和准同步观测的21个采样点的总悬浮物浓度数据使用此模型做进一步验证,其反演精度接近于2015年8月影像验证结果,表明该模型能进一步推广应用到鄱阳湖不同时期总悬浮物浓度的反演。通过实测光谱的分析以及在遥感影像上的应用,可以为鄱阳湖总悬浮物浓度的反演以及环境监测提供参考。 相似文献
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MODIS遥感数据辅助的鄱阳湖水体范围变化数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
针对水体范围高动态变化的鄱阳湖,充分发挥数值模拟和遥感各自的优势,使用从MODIS影像上提取的水体范围初始化鄱阳湖水体范围数值模拟边界和率定模型参数,并与模拟的水体范围结果进行交叉验证分析。对鄱阳湖2001-07-08～11-30水体范围动态变化数值模拟的结果显示,水位模拟平均绝对误差小于15cm,数值模拟获取的水体范围与MODIS无云影像提取的湖泊水体范围具有较高的一致性,水体面积平均相对误差为5.7%。 相似文献
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为了研究可可西里地区的湖泊变化及其与气候变化的响应关系,利用TM/ETM+图像提取乌兰乌拉湖水体面积,利用高度计数据获得湖泊水位,分析湖泊面积和水位的变化;并计算得到2003—2009年湖泊水量变化;然后利用SWAT模型(soil and water assessment tool),对乌兰乌拉湖1970—2012年的径流情况进行模拟,其中土壤分类、土地利用分类和气象数据作为输入数据,利用遥感数据计算湖泊径流量,进行模型率定和验证。结果表明:1970—1990年,乌兰乌拉湖湖泊面积持续缩小,1990年以后湖泊面积持续增大,1990—2010年湖泊面积共增长了129 km2,水位也持续上升;SWAT模型模拟值和真实值的决策系数R2=0.82,模型适用性强,长期模拟结果与遥感监测结果的趋势一致;乌兰乌拉湖流域多年平均年径流量为103.8 mm,高峰出现在7—9月。 相似文献
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以具有高时空分辨率、长时间序列观测优势的国产HJ1CCD数据,在使用面向对象方法实现水面均质区域分割的基础上,改进传统的Contrastbox方法,增强了船只目标与背景像素的对比,实现了水面状况复杂的鄱阳湖船只提取。使用该方法分别对鄱阳湖枯水、丰水期HJ1CCD数据进行船只检测实验,经精度验证,船只检测率可达85%。对比传统阈值提取方法,该方法在浑浊复杂水体中船只提取的优质因数(FoM)远优于传统方法。由于采砂、运砂、航运等人为水上活动对水生态环境产生的严重影响,亟需加强船只活动的有效监管。该研究为鄱阳湖船只检测、采砂、运砂活动及水环境检测提供了有效途径,也为其他湖泊、沿海等区域的船只检测提供了方法,同时提升了国产HJ卫星在环境检测中的应用能力。 相似文献
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三峡工程蓄水以来,清水下泄,坝下游河段发生了长时间、长距离的沿程冲刷,河流悬浮泥沙浓度发生改变,给沿岸生态系统带来了不利影响。随机森林算法灵活、稳健,已被广泛应用于各类生态环境变量的回归预测分析,但其在水体悬浮泥沙浓度估算方面的能力尚未得到充分认识。基于泥沙站点监测数据和MODIS卫星遥感反射率数据,通过构建随机森林非参数回归预测模型,对三峡工程坝下游宜昌至城陵矶河段在建坝前后14年间(2002年—2015年)各月的悬浮泥沙浓度进行遥感估算。研究表明:(1)基于随机森林的悬浮泥沙浓度估算模型表现较好,模型预测值与实测值间相关性好、预测精度高,优于其他模型(线性回归、支持向量机、人工神经网络模型)。(2)在参与模型构建的MODIS波段变量中,红波段被认为是最重要的预测变量,但不能单独使用它进行预测,悬浮泥沙遥感预测需要多变量共同参与。(3)将悬浮泥沙数据按季节分类所构建的随机森林模型,其平均误差为0.46 mg/L,平均相对均方根误差为12.33%,估算效果最优,能够满足较高精度下悬浮泥沙浓度估算的需求。综上,可以考虑以季节为划分依据,用随机森林回归模型估算悬浮泥沙浓度,并用于后期坝下游河道悬浮泥沙浓度时空反演。 相似文献
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HJ-1A/B卫星CCD影像的武汉市东湖水色三要素遥感研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以武汉市东湖为研究区域,利用同步的MODIS-Terra气溶胶光学厚度数据为输入参数,采用FLAASH模型对2010年3月11日HJ-1A/B卫星CCD影像进行大气校正处理,并利用多年实测数据建立叶绿素a浓度、悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数三要素神经网络反演模型,对水色三要素进行反演。通过对反演结果与实测数据的对比分析可知,悬浮泥沙浓度、黄色物质吸收系数和叶绿素a浓度的平均相对误差分别为28.052%、17.628%和35.621%,表明HJ-1A/B卫星CCD传感器基本能满足II类水体水色要素的遥感监测需求。 相似文献
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基于Penman-Monteith Leuning模型的遥感蒸散发估算——以四川省马尔康县为例 总被引：1，自引：0，他引：1
蒸散发作为地表水分消耗和参与水文生态循环的重要参数,是生态应用研究的重点.尤其对于植被恢复和水资源管理的领域而言,区域蒸散发估算的准确性十分重要.本文以野外实测(气象和蒸散发)数据为基础,利用实测数据对遥感PML模型进行参数优化,基于Landsat-8遥感影像数据对四川省马尔康县蒸散发进行估算.研究结果表明:马尔康县模型模拟蒸散发与实测蒸散发拟合程度较好,PML模型优化的土壤湿度系数为1,气孔导度为0.0165 m/s,模型验证系数RMSE为0.15 mm/d.研究区域内不同土地利用类型的蒸散发差异较大.马尔康县日平均蒸散发为1.05 mm/d,马尔康县区域蒸散发呈现空间异质性,并受到地形、气象以及土地利用类型等因子的影响. 相似文献
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太湖流域典型中小湖群水资源利用及动态变化的遥感调查与分析 总被引：6，自引：0，他引：6
近年来太湖流域中小型湖群的网围水产养殖业带来了十分可观的经济效益，挑、涌湖经遥感分析网围养殖面积占总湖水面积75％以上，属超密度网围。超密度网围养殖的负面效应是湖水营养盐急剧增高，水草资源大幅度减少，从而破坏了湖泊的生态平衡，恶化了湖水环境。采用15年以来的陆地卫星影像结合航空数据，对研究区的水资源利用类型、空间分布及变化状况进行了分析解译和目标分类，结合佃技术，对各类型进行了面积量算，推算了网围养殖密度，同时遥感分析了养殖水域环境和水草资源的变化，并展开了野外实地调查验证。 相似文献
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为更好地研究河流污染、河道阻塞、土壤沙化和湖泊面积锐减等问题,本文采用适宜的分析模型和高分辨率资源一号卫星影像,按照影像预处理、影像分类、矢量提取、特征分析的作业步骤,利用面向对象的遥感影像分类方法进行信息提取,针对夏冬两季的地物特征分别对鄱阳湖地区进行沉积物识别、地物类别判读以及湖泊的面积变化分析。研究表明:夏季鄱阳湖区域水体面积较大,泥沙较少,而冬季湖泊面积减少,泥沙等沉积物增多,并且存在相互影响的关系。 相似文献
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采用遥感影像进行湖底地形反演具有操作简单、处理周期短的优势。本文提出了一种基于克里金法的湖底地形反演方法,以鄱阳湖为研究对象,通过分析周边8个水位站的空间位置与水位间的相关性,获取湖区边界水位变化趋势,利用克里金法反演湖区边界点的水位,将边界点的水位作为高程点进行湖底地形反演,并用实测湖底地形数据验证反演方法的可靠性。研究结果表明,通过克里金插值法反演得到的湖底地形,交叉验证的误差标准平均值在0.2 m以内;地形反演平均绝对误差在1 m以内,说明该方法可用于湖底地形反演且反演精度较高。 相似文献
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水量遥感动态监测对于高原堰塞湖风险评估、预报预警和处置决策等具有重要意义。针对高原无资料或缺资料区,充分利用空天遥感技术,文章提出了一种无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感定量估算方法。该方法首先通过遥感水域面积提取,获取堰塞湖淹没空间范围;进而采用不规则复杂多边形中线定位算法,确定堰塞湖中心线位置;然后基于河道中心特定点高程信息,结合局部河道比降估算,生成堰塞湖水下地形河道中线约束因子;再根据河道边坡高程信息和水下地形约束因子自适应拟合出局部堰塞河道的水下未知地形;最后通过三维曲面离散积分实现堰塞湖水量遥感动态定量估算。实验以东帕米尔高原的萨雷兹堰塞湖为研究区,展开遥感水量调查与局部验证研究,结果表明:萨雷兹堰塞湖当前水域面积约为89.09 km2,水量约为162.49亿m3;这一结果与专家预估的水资源量155—165亿m3基本吻合。经局部模拟实验精度对比验证,模拟结果与实际数据动态误差总体控制在10%以内,相关系数达到0.95(P<0.01,双尾),进一步证明了算法的鲁棒性和估算结果的可信度。为无/缺水下地形数据的高原堰塞湖水量遥感估算提供了一种有效的方法,实现了水下地形未知的高原堰塞湖水量遥感快速反演与定量测算。 相似文献
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The effects of hydrologic cycle change (caused by human activity and global climate change) on ecosystems attract the increasing attention around the world. As a result of impounding of the Three Gorges Dam (TGD), climate change and sand mining, the dry season of Poyang Lake and Dongting Lake (China’s two largest freshwater lakes) came early after the TGD impoundment. It was the primary cause of the increasing need for sluice/dam construction to store water in the Lakes and attracted increasing attention. In this paper, we compared the landscape pattern between three hydrologic years with early dry season (EY) and three normal hydrologic years (NY) of each lake by remote sensing technology, to reveal the effect of early dry season on landscape pattern. The results showed that early dry season caused expanding of Phalaris to mudflat zone in Poyang Lake, while caused expanding of Carex to Phalaris zone and expanding of Phalaris to mudflat zone in Dongting Lake. In landscape level, there was no significant difference in landscape grain size, landscape grain shape, habitat connectivity and landscape diversity between EY and NY in the two lakes. While in habitat class level, there were significant changes in area of mudflat and Phalaris and grain size of mudflat in Poyang Lake, and in area of Carex, grain size of Phalaris and grain shape of Carex and Phalaris in Dongting Lake. These changes will impact migrating birds of East Asian and migratory fishes of Yangtze River. 相似文献
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Alpine lakes on the Tibetan Plateau (TP) are key indicators of climate change and climate variability. The increasing availability of remote sensing techniques with appropriate spatiotemporal resolutions, broad coverage and low costs allows for effective monitoring lake changes on the TP and surroundings and understanding climate change impacts, particularly in remote and inaccessible areas where there are lack of in situ observations. This paper firstly introduces characteristics of Tibetan lakes, and outlines available satellite observation platforms and different remote sensing water-body extraction algorithms. Then, this paper reviews advances in applying remote sensing methods for various lake environment monitoring, including lake surface extent and water level, glacial lake and potential outburst floods, lake ice phenology, geological or geomorphologic evidences of lake basins, with a focus on the trends and magnitudes of lake area and water-level change and their spatially and temporally heterogeneous patterns. Finally we discuss current uncertainties or accuracy of detecting lake area and water-level changes from multi-source satellite data and on-going challenges in mapping characteristics of glacial lakes using remote sensing. Based on previous studies on the relationship between lake variation and climate change, it is inferred that the climate-driven mechanisms of lake variations on the TP still remain unclear and require further research. 相似文献
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高原湖泊的演化研究是全球环境研究的重要组成部分,本文以西藏过布错湖泊为研究对象,利用RS、GIS技术,以TM图像为遥感信息源,根据遥感图像上过布错湖泊演化过程中所留下的相关沉积物的影像特征,反演古湖泊在四个不同时期的水域范围,并进一步分析了演化原因以及相应解决对策。研究表明,从更新世晚期至今,湖泊面积缩小了258.2km2。水位下降了76m,其中,在更新世晚期至全新世早期湖泊萎缩速度最快,其间分离出了一些小湖泊,此后湖泊退缩较慢。 相似文献