基于遥感的北京城区水体悬浮物浓度监测

利用2011年6月8日同步获取的地面实测数据与TM遥感影像,以北京城区重点水体为研究对象,探讨利用卫星遥感数据定量反演夏季城市湖泊悬浮物浓度的可行性与方法。在对遥感影像进行大气校正的基础上,通过相关性分析选择最佳反演波段,并利用经验方法建立基于TM多光谱影像的定量反演模型;通过2008—2009年4景TM影像及人工准同步测量的地面数据,对模型的精度及适用性进行分析。结果表明,模型在春季具有较好的适用性,相对误差为25.06％,接近太湖等大江大湖先进反演模型的精度。     

基于高光谱数据的汉江中下游典型河段水体悬浮物遥感反演

选择汉江中下游典型河段作为研究区域,利用2012—2013年实测水质数据及高光谱数据,基于有效信息变量筛选和神经网络算法构建研究区水体悬浮物浓度高光谱反演模型,分析评价了模型性能与估测效果,讨论了研究区水体悬浮物浓度分布特征。研究结果表明:基于变量投影重要性指数和神经网络优势构建的高光谱反演模型在反演精度、稳定性和适应性方面表现出优异的性能;而对于基于简单相关性分析构建的单波段模型和比值模型而言,建模样本选择对模型精度有较大影响,导致模型反演精度、稳定性和适用性较差;汉江中下游典型河段水体总悬浮物浓度整体上在18.8~187.0 mg/L之间变化,季节性差异明显,即春、夏两季悬浮物浓度低于秋季。     

ASTER卫星影像在太湖水质空间分异分析中的应用

利用ASTER卫星影像针对太湖的部分水域水质进行研究,首先根据夏季与影像同期太湖水体主要为竺山湖水域和梅梁湖水域中的水质实测数据,进行聚类分析和主成分分析,发现太湖水体主要受到悬浮物和藻类物质的污染,其他污染指标与它们之间存在着紧密的联系,所以针对水质的遥感分析也以这两类污染指标为主。对太湖的部分水域水质的遥感影像进行处理,用水体指数掩膜将水体从背景中分离,监督分类将水体按污染物成分与含量不同分成6类:近岸水(相对干净水体)、泥沙污染(泥沙较多)、泥沙和藻类混合、混沙水(泥沙少量)、混藻水(藻类少量)和藻类污染(藻类较多)。分类的总精度为84.796 5%,Kappa系数为0.817 4,统计出各污染类型水域的面积,发现太湖的污染物主要为泥沙类,其次为藻类。在太湖沿岸水域受泥沙污染较严重,且具有一定的扩散趋势;太湖中、东部受藻类的污染较严重。用NDVI提取藻类污染区,结果与监督分类的相符。最后结合遥感图像水体周围状况以及实际统计资料对太湖水质的污染成因作了分析。     

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,...     

湖泊水体中悬浮物降解的实验研究

悬浮物是水环境研究中的重要参数．它直接影响水质状况．在净化水质的物理—生态工程（PEE）设计和作模型计算时，需要悬浮物降解效果的实验数据．1996年8月和9月在太湖五里湖自来水厂取水口作了悬浮物沉降测量实验．结果表明通过物理—生态工程的降解．工程内悬浮物的含量仅为工程外的1／14～1／10。     

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。     

基于Sentinel-1 SAR遥感影像的漓江流域径流反演

遥感技术作为根据电磁波理论发展起来的一种新型探测手段,具有非接触观测、测量成本低、覆盖范围广等优势,为测算径流量开辟了新思路。基于覆盖漓江流域2018年8月至2019年7月的Sentinel-1 SAR遥感影像,影像每12 d获得一组,共29组58景,采用人工阈值分割法提取漓江沿线水体平均河宽,将其分割为8个河段,与大溶江、桂林、阳朔3个相应水文站的实测径流数据进行一元回归分析,建立平均河宽-流量多项式回归方程。对比各河段建模效果,得到各测站对应的建模效果最好河段,其R~2分别为0.92、0.94和0.88。对其经验公式进行验证,径流反演平均误差最小为10%,在河道较宽、地形较缓的河段具有较好应用效果,能够实现基于遥感技术的河道流量反演。     

黄柏河东支流域水体氮磷含量遥感反演研究

黄柏河是宜昌市生产、生活以及农业用水的重要来源,但大规模磷矿开采严重影响了其水体水质,因此需要对水体水质参数进行全流域实时监测。基于landsat8-OLI遥感影像,根据2014～2016年14个站点的水体水质实际监测数据,使用人工神经网络建立黄柏河东支流域总磷和氨氮含量的反演模型,模拟了2014～2016年春季和冬季黄柏河东支全流域水体的总磷和氨氮含量,并分析了总磷和氨氮含量的时空变化特征。结果表明：(1)对于Landsat8-OLI遥感数据,总磷的敏感波段为4～7波段,利用敏感波段建立的人工神经网络反演模型的精度较高,评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.977 4和0.006 4;氨氮敏感波段为1～3波段,建立的模型精度低于总磷,评价指标纳什系数和均方差系数分别为0.714 5和0.004 5。(2)黄柏河东支流域2014～2016年总磷含量总体呈波动下降趋势,其中总磷含量较高区域分别为天福庙以及玄庙观库区;氨氮含量总体小幅度上升,2015年12月尚家河与西北口库区氨氮含量达到0.22 mg/L和0.27 mg/L。(3)黄柏河东支流域的总磷含量在春季最高,氨氮含量在冬季最高。(4)黄柏河流域的总磷和氨氮含量的空间分布存在一定的差异性,总磷在尚家河、天福庙、玄庙观库区的含量相对较高,氨氮在玄庙观与西北口库区的含量相对较高。研究成果可为该流域水环境治理提供依据。     

Ⅱ类水体悬移质泥沙含量遥感反演综述

悬移质泥沙是水环境的重要参数之一,其含量的变化对流域生态环境有着多方面的影响。传统研究方法能够实现悬移质泥含量的精确分析,但存在布点有限、时效不足等问题,而遥感技术可弥补传统研究方法的不足,实现大面积水域的同步观测。基于悬移质泥沙含量遥感反演的4类模型:物理模型、半分析模型、经验模型、人工智能算法模型,总结了Ⅱ类水体悬移质泥沙含量遥感反演的研究进展,探讨了反演研究中存在的离水辐亮度提取难度大、混合像元不易分解等问题,并针对我国内陆山区河流,提出山区Ⅱ类水体悬移质泥沙含量遥感反演发展面临的关键问题。     

ASTER GDEM数据在水利工程数值计算中的应用

利用Global Mapper软件对ASTER GDEM数据进行坐标投影转换,提取相应研究区域的高程数据。利用Fortran语言编写的程序对研究区域水平坐标及高程数据进行处理,生成可应用于水利工程数值计算的地形格式。将此方法应用于某水利工程水动力学数值计算,得到了较理想结果,证明了该方法的可行性。所得成果可为ASTER GDEM数据在水利工程数值计算中的应用提供参考。     

Comparison and analysis of bare soil evaporation models combined with ASTER data in Heihe River Basin

Based on ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) remote sensing data, bare soil evaporation was estimated with the Penman-Monteith model, the Priestley-Taylor model, and the aerodynamics model. Evaporation estimated by each of the three models was compared with actual evaporation, and error sources of the three models were analyzed. The mean absolute relative error was 9% for the Penman-Monteith model, 14% for the Priestley-Taylor model, and 32% for the aerodynamics model; the Penman-Monteith model was the best of these three models for estimating bare soil evaporation. The error source of the Penman-Monteith model is the neglect of the advection estimation. The error source of the Priestley-Taylor model is the simplification of the component of aerodynamics as 0.72 times the net radiation. The error source of the aerodynamics model is the difference of vapor pressure and neglect of the radiometric component. The spatial distribution of bare soil evaporation is evident, and its main factors are soil water content and elevation.     

壳聚糖改性黏土作用下湖泛致黑悬浮物的沉降特性研究

为了探讨湖泛致黑物质在壳聚糖改性黏土作用下的絮凝沉降以及再悬浮的规律,利用柱状水槽再悬浮发生模拟装置,选取壳聚糖改性黏土(1 g/L硅藻土+0.2 g/L壳聚糖)作为絮凝剂,进行了风浪扰动作用下太湖湖泛的絮凝及再悬浮过程的室内模拟试验。结果表明:当模拟流速产生的切应力超过0.042 N/m~2时,低浊度组中的黏土絮体产生了明显的再悬浮现象;当流速产生的切应力超过0.109 N/m~2时,高浊度组发生再悬浮。对比太湖不同风速所产生的切应力,发现4 m/s以下的太湖风情产生的湖流切应力不会使黏土絮体发生再悬浮。研究旨在为太湖湖泛的应急处置提供参考。     

高分辨率遥感影像在水系分类中的应用

高分辨率遥感影像中水系的有效提取,对于实现快速、高效、范围广的整体水系监测是必不可少的。针对山西浑源县的遥感影像,选择最合适的分割尺度和最佳的光谱因子与形状因子(紧致度和光滑性)利用易康软件进行了多尺度分割和面向对象的分类,选取对象的光谱属性信息中的Brightness和对象的几何特征中的length/width两个特征,分别采用最邻近分类法和隶属度函数法进行分类,将遥感影像分为水系和其他地类两种情形。结果表明,面向对象的分类结果要比单纯依靠光谱信息的基于像素的分类方法的结果好,形成的分类结果图更符合人的思维方式。与第二次全国土地调查成果图对比结果和本次分类结果得出的最佳分类结果概率,均表明了最邻近分类法在水系分类中更能准确的进行分类。     

长江悬浮物絮凝特征

河流淡水环境的实有絮凝特征及变化过程长期以来缺乏观测和研究.本文利用现场激光粒度仪(LISST-100)实测得到长江流域干流4050km,13个主要站位的絮团大小、分布和沿程变化特征,对比分散粒径和悬浮物浓度,得到认识:长江干流水体的现场悬浮物絮团粒径平均为35 μm(洪季),泥沙中值粒径平均为5μm,絮团粒径比泥沙中值粒径大一个量级,证明了长江干流絮凝现象的普遍存在.上游石鼓至万州,絮团粒径平均为17μm,明显小于中下游絮团粒径,为47μm.上游与中下游絮团粒径的差别,主要是受水动力条件的影响.三峡水库蓄水对于絮凝过程有一定的影响,水库以上缓流区水体滞留时间长,有利于絮团成长;库区絮团经过大坝,被水流打散而破碎,产生解絮过程.絮团在长江干流水体中已经形成,季节性变化不明显,其粒径要比河口絮团粒径小.河口环境下,絮团可以增长数倍.联系已有长江河口絮凝现象的观测研究,河流淡水环境的絮团可作为河口盐淡水环境絮团的背景絮团.全文提示了在研究河流泥沙输运、水库泥沙淤积和河流污染物输送等方面应该充分考虑絮凝的影响.     

植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响分析

为了获取植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响,选用归一化植被指数(NDVI)表示植被覆盖度水平,以垂直干旱指数(PDI)或修正垂直干旱指数(MPDI)线性回归土壤含水量的光学影像反演方法为例,基于2018—2020年哨兵2号卫星影像,利用河北省地面土壤含水量实测数据,对不同植被覆盖水平下土壤含水量反演精度进行评价,探讨植被覆盖对土壤含水量反演精度的影响。结果表明：(1)在NDVI≤0.13时,PDI的反演精度略优于MPDI反演精度,MPDI对PDI的修正作用不明显;(2)在0.13<NDVI≤0.30时,PDI仍能够达到较好的精度,但MPDI可以明显提高精度;(3)当0.30<NDVI≤0.59时,PDI反演精度较差,修正后MPDI能够显著提升精度;(4)在NDVI>0.59时,修正后的MPDI也无法得到满足要求的精度。可得出结论：当NDVI≤0.59时,光学影像可反演得到精度尚可的土壤含水量反演结果,通过一定的植被影响修正方法,可改善反演精度;当NDVI>0.59时,即使采用修正方法,基于光学影像难以得到满足要求的精度。     

松辽流域水资源保护工作成果丰硕

文章介绍了松辽流域水资源保护局建局20年来所开展的科学研究、水环境监测、规划、环评、监督管理以及近期承担的国家“948”项目、水利基金调查项目等。充分反映了该局探索务实、开拓创新、勇于进取、不断开创新局面的精神风貌。     

松辽流域节水潜力分析

本文进行了松辽流域现状用水水平分析评价,预测了到2030年松辽流域各行业节水发展水平,提出了松辽流域到2030年的节水潜力.