悬浮泥沙反射光谱特性实验研究

作者对水槽中的不同浓度含沙水体的反射光谱特征进行了分析,并且同国内外同类研究结果进行了对比。在参考了国内外公认的Ⅱ类水体悬浮泥沙反演模式的基础上,选用了泥沙遥感参数,建立了悬浮泥沙遥感定量分析统计相关模式。该模式已成功地应用在神舟三号CMODIS影像的悬浮泥沙遥感定量反演中。     

基于实测数据的鄱阳湖悬浮泥沙粒度遥感反演模式分析

水体悬浮泥沙粒度是重要的水质参数之一,影响着水体的遥感反射率。研究两者之间的关系对于内陆湖泊水环境遥感监测具有重要意义。基于鄱阳湖实测数据,采用相关分析方法,用不同数学模型进行鄱阳湖悬浮泥沙粒度反演研究。研究结果表明:(1)浑浊区适合采用体积百分比众数粒径建立反演模型,清水区适合采用数量百分比中值粒径建立反演模型;(2)浑浊区悬沙粒度的敏感单波段是环境卫星Ⅳ波段,在清水区悬沙粒度的敏感单波段有环境卫星Ⅱ和Ⅲ波段,而环境卫星Ⅱ,Ⅲ波段比组合是整个研究区水域的敏感波段;(3)单波段反演模型中,幂函数适用于鄱阳湖粒度遥感反演;波段比反演模型中,多项式模型适于鄱阳湖粒度遥感反演。     

Ⅱ类水体光学分类方法研究进展

鉴于Ⅱ类水体本身光学性质的复杂性及其与人类生产活动的密切关系,对其进行光学分类以提高水色参数反演精度和监测Ⅱ类水体水质有着重要意义.本文对近年来使用的Ⅱ类水体光学分类方法进行了归纳和评价,主要有:基于光谱形状的水体分类法;监督分类法;聚类分析法;多波段比值法.针对目前分类方法存在的问题,提出未来的研究需要加强对光谱反射率曲线的研究、开发高光谱数据以及综合利用多源遥感数据,建立一套完整的Ⅱ类水体分类体系等方面内容.     

典型河段悬移质泥沙模拟方法研究

河流上修建的水利工程改变了原有河道水流泥沙的运动形式,而泥沙含量众多的悬移质泥沙往往影响着工程或河道的淤积状况,只有深入研究悬移质泥沙的运动形式,运用不同方法模拟河流悬移质泥沙对河道、水库等水利工程的影响,重现河流泥沙运动规律,揭示出悬移质泥沙对工程的影响机理,探求出减少泥沙侵害的技术途径。本文以模型试验设计的最新成果,运用模型试验方法和数学模型计算方法,并结合理论分析和模型试验,研究了天然河道典型河段悬移质泥沙冲淤问题,为解决工程泥沙问题探求一条可靠的途径。     

水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究进展

水库下游悬移质泥沙沿程恢复是河流泥沙动力学研究的难点问题之一。对该问题的研究有助于推动学科发展,解决工程实践中的有关问题。针对此现状,归纳总结了平衡及不平衡输沙条件下悬移质浓度垂线分布、悬移质沿程恢复的天然河道实测资料分析和恢复饱和系数等方面的研究成果,认为在不平衡输沙条件下悬移质泥沙垂线分布研究及实测数据的获取、分析等方面还存在一定的不足。在此基础上,提出有必要进一步开展水库下游悬移质泥沙沿程恢复研究,特别是利用精准的测量仪器,开展科学合理、系统全面的水槽试验是丰富该研究成果的必要手段。     

水体悬浮泥沙含量遥感的模拟研究

本文利用地面模拟研究对水体悬浮泥沙含量遥感中的一些关健问题进行了深入的探讨.在0.38～1.10微米波段内测定了含有悬浮泥沙水体的反射光谱特性,确定了反射光谱特性与泥沙含量之间的关系.利用曲线拟合法,求得了光谱反射比、波段的平均反射比与水体悬浮泥沙含量之间的最佳拟合函数(即最佳回归方程).结果表明,波段不同则最佳回归方程的函数形式亦不同.回归分析的结果指出,水体悬浮泥沙含量的最佳遥感波段是ERTS和LANDSAT-D的5波段,最佳遥感波长是0.60微米.此外,还研究了拟合优度不同的回归方程对最佳遥感波段选择和泥沙含量遥感探测准确度的影响.计算证明,拟合优度非最佳的回归方程不但会导致最佳波段的错误选择,而且亦将造成水体泥沙含量的遥感探测准确度的严重下降.本文的模拟研究不仅为水体悬浮泥沙含量的航空和卫星遥感提供了有价值的理论依据,而且在模拟实验的基础上提出了一种利用光谱辐射计对地表水体悬浮泥沙含量进行地面遥测的新设想.     

基于国产卫星多光谱影像的河流水体浊度遥感联合反演研究

基于集合建模思想,在水体光谱特征分析与敏感波段选择基础上,集成多种遥感反演模型优势,构建了河流水体浊度多光谱遥感联合反演模型(Combined Model-BP,CM-BP)。选择汉江中下游典型河段为研究区,利用2012—2013年原位观测数据,以具有较高时间分辨率和空间分辨率的国产卫星数据作为多光谱遥感数据源,测试评估了CM-BP浊度遥感反演模型适用性,并与传统波段组合模型进行精度比较,基于反演结果分析了研究区浊度时空分布特征。结果表明:基于集合建模思想构建的CM-BP模型的反演精度、适应性及稳定性均高于波段组合模型;从光谱分辨率、时空分辨率等角度考虑,环境与灾害监测预报小卫星星座系统、高分一号卫星、资源三号等国产卫星多光谱遥感数据是河流水体水质反演优选数据源;国产卫星遥感数据可以满足河流水体水质高精度、实时性与大尺度等遥感反演需要,为河流水环境监测研究提供数据基础。     

基于遥感的内陆水体水质监测研究进展

从遥感数据、反演方法和水质参数三方面综述了水质遥感监测的研究进展,介绍了国内外常用遥感数据,对比了分析法、经验法、半经验法、机器学习和综合法五种反演方法的优缺点,总结了叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物等光敏参数和化学需氧量、生化需氧量、总磷和总氮等非光敏参数的研究进展。目前内陆水体水质遥感监测在卫星传感器的针对性、反演算法的时空局限性、水质参数光谱特征的复杂性、大气校正的精确性和特殊类型水体的水质监测等方面还存在问题;指出未来水质遥感监测应围绕新型遥感数据、通用反演模型、不同光谱特征、精确大气校正和特殊水体分类等方面开展。     

采用浊度监测实现悬移质泥沙监测自动化的探讨

介绍了南宁水文站通过对水体浊度参数测试,得到浊度与含沙量关系,研究新悬移质泥沙监测模式,实现悬移质泥沙监测自动化,推进水文信息化进程适应经济发展,为防灾减灾决策,及时、准确提供科学依据。     

自动化走航式全断面积宽法悬移质输沙率测验关键技术的研究

传统悬移质输沙率测验为人工测验方式,耗时耗力、效率低下。由于低效率测验方式的泥沙信息不能满足经济社会发展的需求,只有改革悬移质泥沙测验方式,才能实现悬移质输沙率测验自动化。在南宁水文站开展自动化走航式全断面积宽法悬移质输沙率测验关键技术的研究,根据浊度与悬移质泥沙的相应关系建立模型,将悬移质输沙率测验的含沙量监测,通过由浊度监测转为泥沙监测,达到悬移质输沙率测验自动化的目的。     

长江口水体表层泥沙含量遥感监测研究

利用近年长江口地区的SPOT遥感影像,对长江口表层悬浮泥沙浓度的空间分布和动态变化规律进行分析,绘制了长江口表层水体含沙浓度分级图.结合同步监测数据,对长江口表层悬浮泥沙扩散规律、高混浊水域的范围、河流泥沙入海形态等方面进行了深入的探讨,为长江口泥沙现状调查和近期运动规律反演和预测提供一条新的研究途径.     

基于GF-1/WFV的钱塘江叶绿素a和总悬浮物浓度遥感估算

为了探究高分一号(GF-1)卫星对河流水体水质参数遥感反演的效果,使用GF-1卫星数据的16 m分辨率的GF-1/WFV传感器数据和地面实测数据,基于地面实测光谱反射率数据模拟WFV波段组合,构建水体叶绿素a和总悬浮物浓度遥感模型,从而对钱塘江流域杭州段水体水质参数进行估算。研究结果表明:基于B1-B3差值的二次多项式模型可用于叶绿素a浓度估算(R²=0.83,RMSE=0.74 μg/L),基于B3波段的二次多项式模型可用于总悬浮物浓度的估算(R²=0.92,RMSE=1 mg/L);通过模型应用于准同步的GF-1/WFV数据,较好反映了低潮位钱塘江杭州段水体叶绿素a和总悬浮物浓度的空间分布,为高分一号卫星数据遥感监测钱塘江水色参数做出了有益的探索性工作。研究方法及结果对其他流域河流水色遥感研究具有参考价值。     

山溪坝后式取水及明渠弯道除沙方式研究

随着我国水利水电工程建设的发展,水电站分布越来越集中于偏远山区,供水系统往往需自行建设。为了解决工程建设施工及生活用水问题,通常是将工程附近水源水质较好的山溪作为取水点,并经简单沉沙处理后投入使用。传统的坝前式山溪取水及大型沉沙池除沙普遍面临着汛期取水头部易被泥石流淤积、山溪内施工部位狭窄等问题,根据弯道环流原理,结合杨房沟水电站供水系统取水头部设计及运行使用经验,研究验证了坝后式取水代替传统的坝前式取水,以及明渠除沙代替大型沉沙池除沙方式的实际效果。实践表明,新的取水方式可以满足抗淤能力强、施工占地少,同时除沙能力理想的要求,可为今后类似情况下山溪取水及除沙方式的选择提供参考。     

河流底泥耗氧量测量方法及耗氧量影响因素

底泥耗氧量占据河流溶解氧消耗的一大部分，几十年来国内外学者对不同类型河流的底泥耗氧量展开大量试验研究.对国内外非悬浮底泥试验和悬浮底泥试验的主要试验方法进行总结，并阐述了不同方法各自的优缺点及相应的适用范围.底泥中生物系统的作用、水温、底泥的有机质含量影响河流底泥中生物和化学氧化过程，从而影响底泥耗氧量.另外，底泥的组成情况、上覆水体的流动速度和水深，以及上覆水体的水质等因素与底泥耗氧量也有一定相关性.最后，在总结前人研究工作的基础上，提出了对代表性的水域底泥耗氧量的试验方法、底泥耗氧量主导影响因素以及河流中的底泥耗氧量作进一步研究.     

基于GOCI影像反演湖泊悬浮物和叶绿素a含量的研究述评

悬浮颗粒物和叶绿素a是两个重要的湖泊水质参数,常用来衡量湖泊的富营养化程度。阐述了基于GOCI数据的湖泊悬浮颗粒物和叶绿素a浓度反演的研究现状,分析了几种大气校正方法对于GOCI数据的适宜性,发现基于6S模型的大气校正取得的效果最好。对比了GOCI的几种用于叶绿素a和悬浮颗粒物反演的模型,发现基于经验方法的反演虽然简单易行,但缺乏物理依据;基于分析方法的反演机制明确,但较难实现;基于半分析方法的反演是统计水质参数的光谱特征,建立遥感数据的波段组合与水质参数值之间的定量关系,进而估算水质参数含量,此方法较易实现且有一定物理意义。最后,通过总结现状,对利用GOCI反演水体指标的发展提出了一些自己的见解。     

多源卫星遥感数据和水色遥感技术在鹤地水库采砂监察中的应用

近年来,鹤地水库的采砂活动频繁,相关管理部分迫切希望了解采砂活动在水库库区的时空分布,以指导库区的管护和执法活动。该基于多源卫星遥感数据和水色遥感技术对鹤地水库悬浮泥沙浓度进行了分析,结合现场调研,发现悬浮物浓度高值区存在采砂行为。认为基于多源卫星遥感数据和水色遥感技术可对水库的采砂行为时空变化进行监察,辅助库区管理人员执法。     

运用SeaWiFS遥感数据探测中国东部沿海悬浮泥沙浓度的研究

本文利用海洋水色卫星SeaStar／SeawiFs数据,建立了中国东部沿海悬浮泥沙浓度定量模式。首先介绍了SeaWiFS海洋水色遥感探测器所具有的优点。其次,针对NASA开发的处理SeaWiFS数据的软件（SeaDAS）运用于中国东部沿海这一高浓度泥沙含量区域所出现的问题．提出了新的大气校正方法,并运用于计算中国东部沿海悬浮泥沙浓度。通过与SeaDAS已有方法进行比较,认为根据文中所提出的新的大气校正方法计算所得的中国东部沿海悬浮泥沙浓度分布层次清晰．结果也较为合理。     

基于MODIS数据的鄱阳湖总悬浮物浓度监测分析

为了利用遥感卫星影像资料对湖泊水质进行连续、大范围的监测,以鄱阳湖为研究对象,通过对水体实测高光谱的特征分析,采用分期统计回归的方法建立总悬浮物(TSS)浓度反演模型,利用MODIS影像反演鄱阳湖TSS浓度的空间分布,并分析其时空分布特征.研究结果表明:红光和近红外波段是反演水质参数TSS的敏感波段,在同一环境下分析,...     

遥感影像水体提取与洪水监测应用综述

卫星遥感观测技术由于观测范围广、周期性重访等独特优势,广泛应用于水利、环境保护、防灾减灾等多个领域.通过对国内外目前在遥感洪涝监测研究成果文献的梳理,对遥感影像水体提取的主要方法与洪水监测应用进行回顾,其中包括遥感影像的分割方法、水体特征描述和洪水监测应用3个部分,描述从水体信息的确定、分类到洪涝应用的3个过程,并对当前遥感影像用于洪水监测中存在的问题进行分析