基于GF-1WFV影像与神经网络模型的水库水质多参数反演研究

利用国产GF-1 WFV影像和神经网络建立多光谱遥感影像水质多参数定量反演模型,能实现高效率、大范围、连续空间的水库水质多参数变化监测,探究了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,并为湖长制和湖泊富营养化评估提供技术支持。以广东省佛山市一中型水库为例,基于GF-1 WFV影像,利用神经网络模型建立了东风水库叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))5个水质参数与影像数据间的定量反演模型,5个水质参数反演模型预测值与实测值之间的决定系数R~2均达到0.8以上,平均相对误差均在40%以下,研究结果证实了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,研究成果可为水库的水质和富营养化监测提供参考。     

基于 Sentinel-2 卫星数据的洋河水库水体总磷反演

结合洋河水库实测水质数据和 Sentinel-2（哨兵 2 号）卫星遥感影像数据，基于线性回归方法，建立遥感波段 反射率与水体总磷实测质量浓度之间的反演模型，反演洋河水库 2016—2019 年总磷质量浓度，并分析库区总磷 质量浓度时空变化特征。研究结果表明：线性回归遥感反演模型决定系数达到 0.818，相对误差平均值在 20% 以 内，计算结果较稳定，模型适用性较好。在时间分布上，洋河水库水质整体基本较好，2016—2018 年洋河水库水 质较好，达到Ⅲ类，部分月份水质较差，超过Ⅲ类，主要集中在秋季；2019 年洋河水库水质较差，整体达到Ⅳ类，部 分月份出现Ⅴ类，超标现象集中在夏秋季节。在空间分布上，非汛期洋河水库总磷质量浓度自东、西入口及取水 口向水库中心区逐渐升高，汛期靠近西入口的水域总磷质量浓度明显高于其他区域。利用哨兵 2 号卫星遥感影 像对总磷质量浓度进行反演，可为水库的水质监管提供技术支撑。     

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。     

察汗淖尔湖过去60年气象要素与水面面积浅析

文章利用长系列气象观测数据，分析了察汗淖尔湖所在区域历史主要气象因子变化趋势，利用中国湖泊数据集结合遥感卫星影像，监测了察汗淖尔湖历史水面面积，并通过监测结果，简析了变化趋势，利用GRACE重力卫星反演数据，对趋势予以验证。     

基于多源信息融合的业务化洪水遥感监测分析

基于多源信息融合的遥感监测方法可对不同类型的洪水灾害开展业务化遥感监测分析。总结了业务化洪水遥感监测分析需要的多源数据,提出了业务化洪水遥感监测的技术流程方法,阐述了应急监测准备、卫星影像处理、水体提取、受淹分析、指标计算、监测成果归档6个技术步骤,并在2020年长江鄱阳湖和淮河中游大洪水业务化监测开展分析。结果表明,应用多源信息融合方法,可为洪水监测提供多方位信息,提供水体范围、淹没面积、房屋耕地等影响评价的信息,为水旱灾害防御提供有力的数据支撑和信息服务。     

不同卫星遥感降水数据在辽宁东部区域的适用性和精度对比分析

本文采用M-K检验方法和相关分析方法 ,结合辽宁东部区域降水站点数据,对比TRMM和GSMaP两种卫星遥感降水数据在辽宁东部地区的适用性和精度。研究结果表明:在年尺度上,GSMaP和TRMM降水数据和实测降水之间相关系数分别为0.62和0.36;在季节尺度上,两种卫星遥感降水数据均在夏季和实测降水相关性最高,且M-K检验值最高。在月尺度上,GSMaP卫星遥感降水数据和实测降水之间的差距小于TRMM卫星遥感降水数据。研究成果对于卫星遥感降水数据的应用分析提供参考价值。     

珊溪饮用水源地水质安全监控探讨

在民营经济发达地区的水源地,建立由水质监测系统与风险源监管系统有机结合的水质安全监控系统,是用水安全的重要课题。水质监测系统由水源地水质在线监测预警系统、移动应急监测、实验室日常监测有机结合组成。风险源监管系统在各部门风险源监管的基础上,建立基于风险源辨识、监控、评估、预警的数据库管理系统,实行部门联系配合、信息沟通的监管体系。     

基于哨兵2号的白洋淀水质监测方法研究

水质监测是水环境保护的重要工作内容，为水环境评价提供重要的参数指标信息，利用卫星遥感手段进行水质监测具有大范围、长时序、低成本、周期性、快速、动态监测等优势，利用哨兵2号多光谱卫星遥感数据，结合白洋淀淀区水质国控断面实测数据，对白洋淀淀区的水质参数进行定量反演，获取淀区溶解氧、高锰酸盐指数、总磷和总氮4种参数的空间分布图，掌握白洋淀水质整体情况。实验结果表明，利用少量的水质实测数据，建立遥感水质参数反演模型，可以快速获取淀区水质连续空间分布图，并依据未来近10 d内的哨兵2号影像，预测淀区水质情况，通过模型精度验证可知，该方法可以取得较高的反演精度。     

基于GF-1卫星数据监测灌区灌溉面积方法研究——以东雷二期抽黄灌区为例

由于田块破碎、灌区信息化水平不高、土壤墒情反演困难等原因,在我国开展较高精度灌溉面积遥感监测依然面临很多困难。基于GF-1较高空间分辨率卫星数据,通过光谱匹配方法像元尺度应用,并引入OTSU自适应阈值算法,构建了高分辨率灌溉面积遥感监测新方法。选择我国西北干旱半干旱区典型渠灌灌区即东雷二期抽黄灌区为研究区,对其2018年的主要粮食作物种植强度及其灌溉面积开展了遥感识别提取研究。结果表明,东雷二期抽黄灌区灌溉面积为81 571.58 hm~2,其中双季轮作(小麦与玉米轮作)灌溉面积为40 335.88 hm~2,单季小麦灌溉面积为15 276.94 hm~2,单季玉米灌溉面积为14 059.14 hm~2;各灌溉子系统灌溉面积由大到小排序依次是流曲、孙镇、兴镇、荆姚、刘集、蒲城和大荔;通过野外采样精度验证,结果总体精度为88.27%(Kappa系数为0.8308),与国际水管理研究所灌溉数据产品相比,能更有效识别小田块灌溉分布及建设用地信息,在作物种植强度及其灌溉面积分布方面更符合我国实际情况,可为干旱监测预警、灌溉面积监测、灌溉用水效益评估等提供技术保障。     

湖北省水环境遥感监测示范系统的设计与应用

介绍基于环境一号卫星(HJ-1)CCD影像的湖北省水环境遥感监测示范系统的设计与应用。该示范系统以环境一号卫星CCD影像为主要数据源,结合地面实测数据,以东湖、梁子湖等10个湖泊为示范研究区,开展中小型湖泊湖网系统水环境遥感监测研究与应用。结果表明,该系统具有实现水环境指标提取、水环境评价以及专题产品制作等功能,可为湖北省水环境监测提供遥感产品与技术支持。     

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。     

镇江市应急水源地规划评价

根据镇江市水资源分布特点,开展多源应急供水规划研究.在水源地应急属性分析基础上,构建应急水源地评价指标体系,建立二级模糊综合评判模型,用层次分析法确定各层次之间的判断矩阵及单项指标的因子权重,经一致性检验与合理性分析,确定了镇江市各规划应急水源地的应急等级.     

无资料或少资料区河流流量监测与定量反演

河流流量是流域水循环和水文计算的关键因素,受复杂地形、恶劣气候或经济、政治等因素的影响,无资料或少资料区水文站点的建设、维护和流量测量极为困难。为解决上述问题,将常见的河道过流断面概化为三角形断面和幂函数型断面两种形态,通过水力分析建立水面宽与流量函数关系的一般表达式,结合实时、高效、观测范围广和数据量大的遥测技术,提出了一种适用于无资料或少资料区的、水力学与遥感相耦合的径流反演方法,并基于模型实验和野外实测资料对提出的方法进行了校验。根据模型实验水面宽反演的56组流量,相对误差平均值为18.77%;其中,40组数据与实测流量的相对误差小于20%,占比为71.43%。根据野外实测水面宽反演的流量,相对误差平均值为20.71%;其中,64.66%的数据与实测流量的相对误差小于20%,86.03%的相对误差小于30%。本文提出的方法能够较为准确地反演河流流量,为无资料或少资料区径流的实时高效监测提供了一种解决方案。     

基于Landsat的淮河干流水质监测的可行性分析

流域水体污染已成为影响岸边带经济社会发展的热点问题,明确流域水质变化趋势是实施水体污染控制和综合治理的前提。针对流域水质状况及其发展趋势的监测问题,以淮河干流为研究对象,在现有的流域水质监测手段的基础上,结合实测水质数据和同步Landsat数据,采用多元统计分析方法,建立了TM、OLI水质遥感监测模型,开展了2006-2017年淮河干流水体污染趋势分析。结果表明：TM、OLI水质综合污染指数遥感监测模型计算值与实测值之间绝对误差不超过 0.17,相对误差不超过7.11%;模型计算的2006-2017年淮河干流各类污染水体面积占比变化情况与实际监测结果一致,模型可用于淮河干流水质动态监测中;将遥感影像数据与典型断面监测数据相结合,建立流域水质监测模型的思路是可行的。研究结果为大尺度流域水质动态监测和生态环境保护提供了一种新的思路。     

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。     

基于RS和GIS的磨盘山水库面积提取方法研究

本文基于遥感水体指数法和矢量化方法,以磨盘山水库Landsat8OLI遥感数据为基础资料,定量获取水库水域面积,并探究各个提取方法的优势与不足。结果表明:矢量化法获取的面积相对误差率最小,仅为0.072%,遥感水体指数的相对误差较大;遥感水体指数法具有快速、简捷、精准和效率高等优势,MNDWI法计算结果最佳,MNDWI和NDWI法相对误差分别为1.32%和4.21%;MNDWI法提取的水体信息能够满足水库水体监测与应急监测需求。     

水源地突发污染事件应急监测研究

水源地突发污染事件应急监测,可为事故处理决策部门提供污染物质类别、浓度分布、影响范围及发展态势等信息.分析了水源地污染事故的主要因素,提出了一般水源地突发污染事件应急监测分类、应急监测指标、应急监测方法,以及应急监测方案.     

基于机器学习的东湖富营养化研究

利用遥感技术建立影像波段反射率与地面监测水质参数的定量反演模型,能实现高效率、大尺度湖泊富营养化水平的监测。机器学习通过高度的非线性映射,能很好地利用已知信息,模拟复杂因素之间的关系。以武汉东湖为例,基于资源一号02C卫星影像,利用K-近邻法、支持向量机、随机森林、梯度提升决策树、人工神经网络等5种经典的机器学习算法建立了叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))5个水质参数与影像反射率间的定量反演模型,并采用综合营养状态法对东湖富营养化程度进行评价。以2014年11月22个采样点和2015年1月23个采样点的数据为基准,与基于机器学习算法训练水质参数建模对比,富营养化分级正确率为分别为95.5%和82.6%;以武汉市环境保护局数据为基准,对比反演的东湖各子湖营养等级,正确率均为71.4%。     

基于卫星遥感影像的水资源监测研究进展

卫星遥感技术可在影像空间监测水资源的时空分布,为分析水资源空间分布及其变化规律提供全覆盖、定量化和快速更新的基础信息。对基于卫星遥感影像数据的地表水资源、地下水资源监测研究进展进行综述,分析了卫星遥感影像监测存在的挑战和潜在的研究方向,以期为相关领域研究应用提供参考。     

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。