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GIS和SWAT模型的清江流域面源污染模拟研究

 水体面源污染评价研究是一项复杂的工作,涉及面广和要求有较长时间序列的数据。面源污染模型很大程度上依赖于对于流域的特征描述的相关参数,因此提高输入模型参数的精度,有利于提升流域面源污染的径流、泥沙和营养物质的产出模拟效果。GIS和面源污染模型的有机结合是当前面源污染模拟研究最有效的方法。本研究建立了基于GIS的基础数据库,其中包括DEM、土壤类型、土地利用、气象数据以及农业耕作管理数据等。面源污染模拟的产生和形成具有很大的不确定性,这更加增加了监测和控制面源污染的难度。探索影响面源污染的主要因素,研究其不确定性对于提出和制定污染控制措施至关重要。本研究进行了清江流域面源污染的参数敏感性分析,根据观测数据对SWAT模型进行验证和率定,并利用SWAT模型进行模拟,揭示了清江流域面源污染的时空分布特征,确定了清江流域水土流失风险区。结果表明清江流域的面源污染主要发生在丰水期,不同的土地利用方式、农业耕作制度以及降水等是影响径流量和营养物质产生的主要因素。     

青藏高原典型河流与湖泊表层水体碳时空变化特征初步分析

为了研究青藏高原典型河流与湖泊水体碳时空变化特征,采集了典型河流、湖泊、冰川等水体样品,通过实验室测试分析获取了总碳、无机碳和有机碳观测数据。结果表明青藏高原典型河流与湖泊水体碳以无机碳为主、有机碳为辅。其中,长江、黄河和澜沧江源区典型河流与湖泊水体总碳平均含量分别为62.46,32.88,17.70 mg/L,长江南源当曲源、正源沱沱河源和北源楚玛尔河源水体总碳含量分别为32.90,36.56,32.90 mg/L;青藏高原封闭性湖泊水体碳含量比河流水体较高,封闭性湖泊水体总碳、总无机碳和总有机碳平均含量分别为403.82,398.35,1.24 mg/L,而河流水体则分别为17.03,14.56,2.46 mg/L,河流水体有机碳含量比封闭性湖泊水体较高。该成果可为我国青藏高原水域碳循环研究提供基础数据,对高海拔区域气候变化研究具有参考价值。     

可可西里湖泊水面面积与雪冰覆盖率相关分析

气候变化对青藏高原湖泊水面面积会产生很大的影响,雪冰覆盖作为气候变化的一个重要因素,也对青藏高原湖泊水面面积有一定的影响。利用遥感影像提取2009—2017年可可西里地区库塞湖及周边四湖(简称为四湖)的年水面面积,同时,利用2005—2016年的MODIS积雪产品,提取四湖集水区雪冰覆盖率,结合同期五道梁气象站点的逐月平均气温数据和降水量,对四湖水面面积变化与集水区雪冰覆盖变化规律及其与五道梁站气温与降水量之间的关系进行探讨。分析表明:1)卓乃湖2011年9月溃决后,4个湖泊的水面面积都发生较大的改变;2)2005—2014年期间,四湖集水区雪冰覆盖率总体呈小幅度增加趋势;3)卓乃湖溃决后,库塞湖及卓乃湖的水面面积与五道梁站年均气温的相关性显著提高,而库塞湖及卓乃湖的水面面积与四湖集水区雪冰覆盖率的相关性显著降低。     

基于MODIS的长江源区雪冰遥感监测及其变化规律分析

利用2005—2014年的MODIS积雪产品,提取长江源区积雪覆盖率,结合同期相关气象站点的逐月平均气温数据和逐月月降水量以及直门达水文站的径流数据,通过相关分析的方法,对长江源区冰雪覆盖变化规律及其变化原因进行了探讨。结果表明:2005—2014年间,长江源区冰雪覆盖率总体呈小幅度的减少趋势;每年的10月份和11月份长江源区冰雪覆盖面积达到最大值,7月份和8月份达到最小值。另外,2005—2014年的4月份,曲麻莱月均气温和月均降水量对长江源区月均冰雪覆盖度的影响为:气温呈低度负相关,降水呈高度正相关;曲麻莱月均气温和月均降水量对直门达月均径流的影响为:气温呈中度正相关,降水呈低度正相关。研究结果可为长江源区水资源管理与生态环境保护提供支撑。     

汉江中下游典型河段水环境遥感评价

选择汉江中下游典型河段作为研究区域,利用2012年春、夏、秋3季水质采样结果及HJ1A卫星CCD同步多光谱数据,建立了研究区总氮浓度BP神经网络反演模型,并根据反演结果对研究区进行水质状况评价。研究结果表明基于弹性BP训练算法(启发式训练算法)的BP神经网络模型反演精度高,适用性强,可真实反映研究区总氮浓度在不同河段及不同季节中的变化情况,可较好地利用国产卫星数据开展流域水质评价工作。水质评价结果表明研究区在不同季节和不同区域水质差异较大,研究区春季总氮指标严重超标,夏、秋2季指标优于春季,下游指标优于上游。     

长江科学院受邀参加第二次青藏高原综合科学考察活动

2021年7月27日-8月4日,受第二次青藏高原综合科学考察活动总指挥、中国工程院院士徐祥德邀请,长江科学院(简称"长科院")副总工程师谭德宝教授级高级工程师率队赴海北、海南、玉树、果洛等地参加了第二次青藏高原综合科学考察活动,并开展了气候变化对三江源水循环及生态环境影响的学术交流.     

基于小波分析的日降水时空模型构建及模拟

为了获取气象水文要素的时空分布特征,将汉江上游流域55个气象站点1981年日降水量作为随机信号处理,借助于小波分析理论表达其在时间系列上的变化特征。利用Haar小波函数实现随机性较高的日降水信息的时空离散化,得到较为准确的日降水时空数据集。同时,与利用Kriging方法、反距离方法以及样条方法等3种传统内插方法所得计算结果比较。结果表明,基于小波的内插方法能够对日降水量进行精确的时空模拟,其内插精度与传统内插方法相比,有很大程度的提高。     

水布垭水库水气界面二氧化碳交换规律研究

为了分析水库温室气体源汇变化的时空分布特征,以清江流域水布垭水库为研究对象,在2010年5月到2011年4月之间开展了6次水气界面二氧化碳交换通量的原位观测试验,获取了水库坝前、上游和支流库湾等重要区域二氧化碳交换通量及其影响因子的基础数据。对实测资料的分析表明,水布垭水库水气界面二氧化碳交换通量时空差异性较大, 在排放状态下,交换通量从上游到坝前逐渐升高,在吸收状态下逐渐降低,夏季交换通量较低,气温低时较高;二氧化碳交换通量时空分布受到气温、溶解氧、叶绿素以及水体碳含量等因素的影响。     

基于Landsat卫星数据的洪湖水体遥感监测研究

2011年洪湖遭遇了70 a一遇的干旱,湖区水体面积发生了明显的变化。为了解影响洪湖水体面积变化的因素,利用1973年以来的多期Landsat卫星遥感图像数据,提取洪湖湖区水域面积,结合同期逐月日平均降雨量数据,对洪湖水体面积变化进行了探讨。分析表明：洪湖水体面积呈下降趋势;1973~2000年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都很高,水体面积的变化趋势和年降雨量的变化趋势基本一致;而1973~2010年洪湖水体面积和年降雨量数据、汛期降雨量数据的相关性都有所降低,说明2000年后,影响洪湖水体面积的因素可能存在降雨量之外的其他因素,具体情况还有待进一步深入研究。