MODIS监测河口水体悬浮泥沙质量浓度的短期变异

针对我国近海高能海区水体悬浮泥沙质量浓度(SSC)表现出的时空变异特征,以典型强潮型河口-杭州湾为例,在3个不同采样区分别连续观测获取水体表层悬浮泥沙质量浓度数据,结合MODIS卫星遥感资料,利用人工神经网络(ANN)方法建屯了表层悬浮泥沙质量浓度遥感反演模型.实地监测数据表明,杭州湾表层水体悬浮泥沙质量浓度较高,且具有明显的时空差异;总体上大潮悬浮泥沙质量浓度普遍较高,北岸深槽区悬浮泥沙质量浓度较低;各个监测站位悬浮泥沙质量浓度随潮情变化表现出比较一致的波动性,而且短周期内的振动幅度较大.与同归分析方法相比,BP神经网络模型具有较高的预测精度.遥感反演结果表明,MODIS地表反射率产品可以直接用于表层水体悬浮泥沙质量浓度遥感反演,其250 m的空间分辨率能够充分获取河t:l区域的泥沙信息,而且每天两次的监测频率有助于识别表层水体悬浮泥沙质量浓度的短周期变异特征.     

基于多源遥感数据的大襟岛海域悬浮泥沙观测

珠江口黄茅海大襟岛海域是中华白海豚栖息地. 为了对该海域的水质进行评估,采用集成机载光谱成像仪（CASI）影像对悬浮泥沙质量浓度进行观测,并根据实测光谱构建适用于CASI影像和中分辨率成像光谱仪（MODIS）影像的悬浮泥沙质量浓度单波段反演模型. 此外利用实测悬浮泥沙数据和MODIS影像对反演的悬浮泥沙质量浓度进行精度评定. 研究表明,基于CASI数据的单波段指数模型可以较好地反演研究海域的悬浮泥沙质量浓度,相对平均误差为11.16%,此外单波段指数模型也可以较好地应用在MODIS影像上,相对平均误差为15.18%. 研究区域悬浮泥沙质量浓度为0.48~12.15 mg/L,对海豚栖息区的生态环境未构成明显影响. 结合基于MODIS的珠江口海域悬浮泥沙遥感影像发现,研究区域悬浮泥沙主要输入来源为黄茅海西岸的陆源输入,黄茅海西岸陆域输入泥沙在由黄茅海向口外输送时,存在明显的分支现象,径流主轴在河口海域自西北向东南向海运输,沿岸流则沿着大襟岛自东北向西南向海运输,由此,在大襟岛北部出现低悬浮泥沙、高透明度海域,适合白海豚栖息.     

河口悬浮泥沙浓度遥感反演模型的探讨

介绍了河口区悬浮泥沙浓度遥感反演的理论基础及反演模型的建立方法,通过对国内外近年研究的主要悬浮泥沙遥感反演模型进行简单分类、对比分析得出其优缺点,并针对现有悬浮泥沙遥感反演模型的不足,在提高精度和普适性方面提出一些建议.     

杭州湾悬浮泥沙浓度垂向分布规律分析与模拟

从遥感监测应用的角度考虑,针对杭州湾的复杂水动力特点,把影响泥沙再悬浮的水流紊动扩散机理概化为宏观上容易表达的潮动力因素,在分析垂向各层悬浮泥沙浓度（SSC）相关性的基础上,选取水体近表层（0.2H）处SSC和水深、流速、潮情、潮时作为模型输入因子,垂向平均SSC作为模型输出因子,运用Levenberg Marguardt优化算法对输入因子进行优化,建立了反向传播（BP）神经网络模型,对杭州湾澉浦断面的SSC垂向分布规律进行了模拟.结果表明,潮动力变化对水体各层SSC影响显著,各层SSC与平均SSC均出现对应的涨落波动规律;在不同潮情下SSC垂向分布均表现出比较明显的相关性,相邻各层SSC相关性显著,其中表层SSC与垂向平均SSC相关系数均达到0.8以上;BP神经网络模型应用于SSC垂向分布规律预测的性能指数（PI）为0.04,分别低于两类线性模型的0.06和0.07,其预测性能高于线性模型.     

椒江口-台州湾悬浮泥沙分布特征遥感研究

河口港湾淤积是当今沿海港口城市密切关注和急待解决的问题。研究港湾海水悬浮泥沙的分布特征,有助于分析港湾的淤积过程,对淤积的防治与治理也有一定的参考价值。以椒江口-台州湾为研究区,利用时间上同步的遥感数据与海水含沙量实测数据,建立了海水悬浮泥沙浓度遥感处理模型,并参照解译结果分析了研究区不同条件下海水悬浮泥沙的分布特征,为研究区其它课题的研究提供了基础依据。     

济南市颗粒物污染MODIS遥感反演方法研究

根据美国国家航空和宇航局(NASA)中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感大气气溶胶业务算法,利用暗像元法对济南市2005年11月底至12月初MODIS数据进行分析,反演得到在此期间济南市气溶胶光学厚度时空分布.在此基础上,通过查算表得到了气溶胶光学厚度与红蓝通道地表和表观反照率的统计关系,并根据气溶胶光学厚度与地表可吸入颗粒物浓度线性关系,得到可吸入颗粒物浓度的直接反演体系.     

黄河花园口段不同泥沙含量水体的多角度偏振研究

悬浮泥沙一直是黄河治理过程中面临的一个重大问题,在黄河泥沙物理和数学模型的开发等方面都取得了一定的进展,但是通用模式和高精度的模式一直还未建立起来,因此现阶段提高定量的精度已经成为众多研究水体泥沙学者的研究目标.本文对黄河花园口段水体进行多角度偏振反射研究,通过大量实验挖掘不同泥沙浓度的黄河水体不同的偏振特征,为黄河水体悬浮泥沙的偏振定量研究提供参考.     

基于水体特征指数的广西北部湾近岸海域叶绿素a浓度反演

为了弥补传统水质监测的不足,加强赤潮的风险管控,基于Landsat 8 OLI遥感影像和实地监测数据,分析了遥感影像光谱特征对叶绿素a浓度变化的响应关系,统计各种水体指数(FAI、 VB-FAH、 NDCI等)与叶绿素a实测浓度之间的相关关系,对最佳的相关性指数FAI进行改进;再分别基于相关系数较高的水体指数(改进的FAI、 FAI、 VB-FAH)建立叶绿素a浓度反演模型,并评价反演精度。结果表明：改进的FAI模型和叶绿素a浓度的相关性最高,相关系数R达到0.74;构建的一阶线性反演模型的精度最高(R²为0.79,RMSE为1.66,MAPE为26%)。利用改进FAI建立的一阶线性反演模型对整个研究区域的叶绿素a浓度进行反演,结果表明：叶绿素a浓度与到岸距离呈负相关关系,河流入海口叶绿素a浓度较高,南流江入海口的叶绿素a浓度值相较于其他入海口更高,河流流域水质整体较差。改进的FAI建立的一阶线性反演模型计算简单、精度较高,可以快速有效地反演北部湾近岸海域的叶绿素a浓度。     

基于高光谱遥感技术的积水沉陷区水深反演模型的研究

高光谱遥感是当前内陆水监测的一个重要发展趋势,是有效地捕捉这些水体光谱信息的必要手段.在遥感空间信息技术支持下对内陆积水沉陷区的水体特征进行分析,研究叶绿素a及总悬浮物浓度随着水体深度变化的特征,分析不同叶绿素a浓度、悬浮物浓度以及悬浮物粒径对水体光谱特性的影响特点;同时还对底质对水深信息遥感提取的影响特点进行分析.在...     

渤海海域叶绿素浓度的遥感反演研究

以渤海海域为研究区域,以MODISIB卫星影像为数据源,利用MODIS250m分辨率的波段反射率构建的NDPI（Normalized Difference PigmentIndex）遥感指数结合叶绿素质量浓度（动实测值进行回归拟合分析,建立基于MODIS1B数据的渤海海域叶绿素质量浓度遥感提取模型,并应用该模型反演出渤海海域叶绿素浓度的分布情况,对其分布进行了分析和评价．研究结果表明,利用MODIS1B数据监测渤海海域的水质情况是可行的．     

基于MODIS气溶胶产品的南昌市PM_(10)质量浓度反演研究

该文使用2017年MODIS MYD04_3K气溶胶光学厚度日产品数据、南昌市环境监测站点实测的PM_(10)质量浓度数据建立AOD与PM_(10)的相关性,并利用水平能见度数据以及相对湿度数据对AOD进行订正,进一步提高两者的相关性以反演南昌市PM_(10)质量浓度.得出结论:①当AOD与PM_(10)质量浓度直接相关时,相关系数较低,仅为0.552.在对AOD进行垂直—湿度订正后,其与PM_(10)质量浓度的相关系数提高到0.714.②利用订正后AOD与PM_(10)质量浓度的最优拟合模型反演PM_(10)质量浓度,发现其与站点实测的PM_(10)质量浓度的相关系数为0.774,反演效果较好.表明MODIS MYD04_3K气溶胶产品在经过垂直—湿度订正后,可以作为南昌市PM_(10)质量浓度监测的一个有效手段.     

湖北省PM_(2.5)质量浓度遥感估算与时空分布特征

针对地面站点稀疏不足以提供高空间覆盖、高空间分辨率的面域PM_(2.5)数据支撑区域细颗粒物污染防治的问题,以湖北地区2015—2017年的MODIS卫星遥感气溶胶光学厚度(AOD)产品数据为主预测量,结合温度、湿度、风速、压强等气象参数和植被指数数据等辅助预测量,建立了AOD-PM_(2.5)关系逐日变化的线性混合效应(LME)模型,用于估算湖北地区的PM_(2.5)浓度水平.利用十折交叉验证方法进行了模型精度评估.结果表明:1) 2015—2017年的交叉验证R2分别达到0.89、0.85和0.88,利用MODIS AOD数据反演近地面PM_(2.5)质量浓度的线性混合效应模型能很好地用于区域细颗粒物遥感监测; 2)省内PM_(2.5)质量浓度空间差异显著,鄂东、鄂南和鄂北高,鄂西北和鄂东南低; 3)全省PM_(2.5)估算时空数据年均值呈下降态势,分别为65.6±39.8、57.1±34.1和48.1±28.3μg/m~3,各市除随州、咸宁2016、2017年年均值持平外,都呈下降趋势.     

基于LISST的水库泥沙现场监测报汛系统

LISST-100X现场激光粒度分析仪可以现场获取大坝上下游水体含沙量、颗粒级配、温度等相关信息,具有较高的时效性,因此被长江三峡水利枢纽工程泥沙监测报汛系统所采用.该系统采集的即时泥沙数据信息能够很快传输到工程调度中心并作为工程调度运行的依据,为工程调度中心能够及时、全面获取水文泥沙信息提供了保障,该系统的建立也为水库泥沙监测报汛提供了方向.在系统建立过程中,对于数据分析、含沙量推算、系统运行模式等关键技术进行了探索和研究,取得了一些有用的成果.     

基于MODIS和GIS的洪灾监测评估系统

在分析我国遥感技术在洪水监测方面应用的基础上,指出目前洪灾遥感监测在时效性等方面的不足.通过介绍MODIS的特点,以及与NOAA AVHRR的对比,提出建立基于MODIS和GIS的洪灾监测评估系统.利用免费、较高时间分辨率的MODIS数据,运用GIS技术,实现对不同土地利用类型的淹没情况的实时监测,为汛情的动态监测和评估提供迅速、直观、可靠的现状和变化信息.     

近十年南京城市热岛演变的遥感研究

利用2000-2008年南京夏季晴空天气的MODIS地表温度产品(代码为‘MODllA2')及同期MODIS LIB资料,采用劈窗算法反演生成地表温度,对比分析了南京城市热岛时空变化特征、热岛区面积变化情况,同时通过与台站地表温度的对比,评估了MODIS资料的反演精度.结果表明:1)MODllA2资料的精度略高于MODIS LIB反演资料.MODIS资料的地温的空间分布型态与实际接近;2)基于MODllA2数据和基于MODIS LIB数据的地表温度在2000-2008年都反映了南京的热岛效应,热岛区主要分布在主城区、大厂区和江宁区,总体呈"摊饼式"扩大趋势,但基于MODISLIB数据的热岛范围扩大比基于MODllA2数据的明显很多;3)南京夏季热岛区面积在2000-2008年起伏增加,基于MODllA2数据和基于MODIS LIB数据的增长趋势分别为50.213 km2/a、99.93 km2/a.     

乌梁素海湖泊水质演变特征及富营养化评价

利用乌梁素海近6年的水质监测资料,分析了乌梁素海水体的主要营养盐在不同湖区的时空变化规律.结果显示,出湖河口营养盐含量较低,各湖区营养盐含量较高;受河套灌区灌溉退水水量及水质条件的影响,湖区内氨氮,TN,TP等营养盐浓度丰水期>枯水期>平水期.年际之间,湖泊氨氮,TN,TP水质呈现波动变化趋势,COD浓度呈明显下降趋势但其浓度一直高于Ⅳ类水质标准.最后,采用综合营养状态指数法对2011年湖泊营养化水平进行了评价,乌梁素海处于中度富营养水平.     

Assesment on the Evolution Characteristics and Eutrophication of Water Quality in Wuliangsuhai Lake

利用乌梁素海近6年的水质监测资料,分析了乌梁紊海水体的主要营养盐在不同湖区的时空变化规律.结果显示,出湖河口营养盐含量较低,各湖区营养盐含量较高;受河套灌区灌溉退水水量及水质条件的影响,溯区内氨氮,TN,TP等营养盐浓度丰水期＞枯水期＞平水期.年际之间,湖泊氨氮,TN,TP水质呈现波动变化趋势,COD浓度呈明显下降趋势但其浓度一直高于Ⅳ类水质标准.最后,采用综合营养状态指数法对2011年湖泊营养化水平进行了评价,乌梁素海处于中度富营养水平.     

基于主成分方法的浑浊水体组分的光谱探测分析

浑浊水体是水色遥感的重要研究对象,其光谱特征由浮游植物(叶绿素a含量)、无机悬浮物和可溶性有机物3个组分控制,利用光谱识别浑浊水体的组分信息对于光谱解混和组分的定量反演具有重要意义. 基于2010—2016多年太湖水体野外测量的数据,以水体光谱数据的协方差矩阵和相关矩阵为输入进行主成分分析,对比特征值分解(EVD)、奇异值分解(SVD)、非线性迭代偏最小二乘法(NIPALS)3种求解方法以及白化后处理对水体组分的识别作用. 结果表明,基于相关矩阵的SVD方法对浑浊水体组分的识别效果优于其他算法,获得的前3个主成分载荷累计贡献率为98.8%,依次代表了水、叶绿素a组分和悬浮泥沙组分信息; 白化后处理没有明显的优化作用.     

咸水体修复过程中含水层物理堵塞试验研究

针对山东半岛大沽河下游咸水体修复过程中含水介质物理堵塞的问题,采用室内模拟试验,系统研究了悬浮物质量浓度和粒径对咸水体含水介质物理堵塞的影响,并通过测定人工回灌过程中渗透系数的时空变化,定量分析和评价含水介质物理堵塞的机理和程度。结果表明:悬浮物质量浓度和粒径是影响含水介质渗透性的关键因素; 在悬浮物质量浓度分别为50、100、200 mg·L^-1的条件下,含水介质的等效渗透系数分别为其初始值的38%、20%和10%; 随着注入悬浮物质量浓度、注入时间的增加和入渗深度的减小,相对渗透系数不断减小; 悬浮物的粒径越小,迁移距离越大,造成渗透系数下降区的厚度越大; 随着悬浮物粒径的不断增大,粒径大的颗粒容易被截留在表层,造成表层渗透系数下降幅度增大,其余各层渗透系数下降幅度随深度增加而减小。     

防波堤抛石过程中悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

基床抛石是防波堤主体建设基槽施工中常采用的方法之一.运用经过实测资料验证的二维潮流、悬沙数学模型,研究枸杞岛防波堤工程施工期由于抛石引起的悬浮泥沙在水体中的扩散输移.针对基础建设海域附近水动力环境进行计算分析,根据不同潮时所布特征站位的流速分布制定4种抛石工况,预测评价不同抛石位置及不同工况下悬沙增量的扩散过程及区域,并计算各工况下悬浮泥沙增量最大影响范围.结果表明,为减小抛石引起的悬浮泥沙扩散范围,在确定抛石位置时,需结合以往经验选择流速较小的弱流区,考虑不同工程区域同时施工对悬浮泥沙增量可能产生的相互影响,并注意工程海区的潮流性质以及地形和岸线变化.计算结果可为防波堤施工期抛石位置的选择和工程环境影响评价提供科学依据.