近海Ⅱ类海水反射率与表面悬浮泥沙相关性的研究

阐述了1998年5月2日至27日“东海重点试验区水下光谱观测”试验期间,利用上海技术物理研究所研制的PIS-B型光谱辐射计测得的现场光谱数据和用常规吊桶表面水质取样,经实验室泥沙样和光谱数据处理后,用最小二乘法建立光谱反射率与表层悬浮泥沙浓度之间的关系。结果表明,水体表面的光谱反射率与表层悬浮泥沙浓度之间呈指数关系。实践证明,遥测东海海区表面悬浮泥沙浓度的最佳波带为555nm和670nm。     

近海岸悬浮泥沙遥感反演模型的分析探讨

简要介绍了国内外近海岸悬浮泥沙定量化遥感反演的研究进展及悬浮泥沙遥感反演模型的建立方法,通过对国内外近年研究的部分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,并针对部分悬浮泥沙遥感反演模型的不足和目前遥感技术在悬浮泥沙定量反演中的应用提出了一些肤浅见解。     

近岸水体表层悬浮泥沙平均粒径遥感反演

悬浮泥沙的粒径分布特征不仅体现了悬浮颗粒态物质的存在状态,而且可以指示水动力及再悬浮作用的过程和强度,因此研究悬浮泥沙粒径分布特征具有重要意义。利用Mie理论建立悬浮泥沙平均粒径反演模型,结果表明,悬浮泥沙后向散射系数与其平均粒径的三次方线性关系明显,4个波段(412nm、443nm、555nm、667nm)拟合方程决定系数均在0.93以上,拟合误差最小值为16.6322%(412nm),最大值为20.3143%(667nm)。利用QAA算法从MODIS影像上反演研究区域悬浮泥沙后向散射系数,并结合反演的悬浮泥沙浓度推算研究区域表层悬浮泥沙的平均粒径。对比发现,近岸高悬浮泥沙区域的反演结果与实测数据吻合较好,相关研究可以为深入开展陆海相互作用、海洋生态系统演变和海洋参与全球碳循环等研究提供重要数据支持。     

机器学习模型的珠江口悬浮泥沙遥感反演与规律分析

本文以珠江口悬浮泥沙水质采样数据及高光谱数据为基础,构建了人工神经网络(ANN)、支持向量回归机(SVR)、随机森林(RF)悬浮泥沙反演模型,结果发现模型预测精度从高到低依次为：RF、ANN、SVR。采用随机森林模型对珠江口悬浮泥沙反演,结果得到珠江口岸悬浮泥沙浓度呈现西高东低,从近岸到离岸逐渐递减趋势。主要是由于珠江口地形为喇叭形,在季风和潮汐共同作用下,珠江口顶部区域受潮汐和风向混合作用强烈。在远离珠江口顶部区域地形较为开阔,各支流径流的悬浮泥沙汇聚堆积在珠江口西南区域,导致珠江口西南区域悬浮泥沙浓度高。     

基于遥感反演结果的悬浮泥沙时空动态规律研究--以珠江河口及邻近海域为例

选择了珠江口及其邻近海域1995年~2000年152个时相的NOAA/AVHRR影像反演的悬浮泥沙浓度结果,通过对悬浮泥沙反演结果影像的叠加,求算叠加像素点像素平均值,计算了研究海域在1995~2000年间月、季及丰枯水期几个时间尺度上的悬浮泥沙平均浓度及其平均变化。结果大致表明了陆地径流对海域的影响范围和悬浮泥沙在海域的运动方向。     

基于遥感的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙数值模拟预测

悬浮泥沙是湖泊水体的重要水质要素之一,是湖泊水生态系统重要影响因子。利用遥感提取的鄱阳湖底质类型数据,对各类型底质区域上泥沙模型参数进行敏感性分析,基于2011年实测的不同底质区上泥沙浓度数据率定得到空间上不一致的泥沙模型参数,从而建立鄱阳湖丰水期二维悬浮泥沙输运模型。利用该模型模拟预测2013年丰水期悬浮泥沙输移过程,实测泥沙数据验证表明,模拟悬浮泥沙均方根误差为19.8 mg/L,相关系数R2为0.78,该模型能够较好地进行悬浮泥沙模拟预测。对比模型模拟和遥感反演的悬浮泥沙空间分布,两者具有较好的空间一致性,进一步表明该模型能够可靠地模拟预测鄱阳湖悬浮泥沙的时空动态变化。本研究充分利用遥感数据辅助建立鄱阳湖泥沙输移模型,为湖泊水环境动态变化监测提供有力的技术方法支撑,为进一步进行鄱阳湖水环境动态变化的数值模拟预测研究提供基础。     

曹妃甸近海Ⅱ类水体光谱反射率与悬浮泥沙浓度相关性研究

利用水面以上法对曹妃甸近海Ⅱ类水体进行现场光谱测量,对获取的数据与同步采集的水体悬浮泥沙浓度进行相关分析,初步建立了水体悬浮泥沙浓度与TM数据对应的可见光至近红外波段遥感反射率的经验模型.研究结果表明:该地区近海Ⅱ类水体的反射率随悬浮泥沙浓度的增加而增加,在泥沙浓度小于20 mg/L时,570 nm处的反射率随泥沙浓度增加而增大的特征优于670 nm处的,但当泥沙浓度大于20 mg/L时,后者反射率的增幅明显优于前者;TM 3中心波段处的反射率与表层悬浮泥沙浓度(SPM)呈显著的指数相关,利用模型计算的悬浮泥沙浓度平均相对误差低于±28%.     

基于MODIS 数据的悬浮泥沙定量遥感方法

以黄海及东海海域为对象,研究用MOD IS数据提取我国海域悬浮泥沙时空分布的定量遥感方法,建立了基于MOD IS数据的悬浮泥沙定量遥感实用模式。研究表明,用250 m和1 000 m分辨率的MOD IS数据进行悬浮泥沙浓度的定量遥感,可以达到实际应用的精度要求。这说明,MOD IS数据是研究近岸水体中悬浮物输运变化规律的一种经济实用数据源。     

随机森林回归模型的悬浮泥沙浓度遥感估算

三峡工程蓄水以来,清水下泄,坝下游河段发生了长时间、长距离的沿程冲刷,河流悬浮泥沙浓度发生改变,给沿岸生态系统带来了不利影响。随机森林算法灵活、稳健,已被广泛应用于各类生态环境变量的回归预测分析,但其在水体悬浮泥沙浓度估算方面的能力尚未得到充分认识。基于泥沙站点监测数据和MODIS卫星遥感反射率数据,通过构建随机森林非参数回归预测模型,对三峡工程坝下游宜昌至城陵矶河段在建坝前后14年间(2002年—2015年)各月的悬浮泥沙浓度进行遥感估算。研究表明:(1)基于随机森林的悬浮泥沙浓度估算模型表现较好,模型预测值与实测值间相关性好、预测精度高,优于其他模型(线性回归、支持向量机、人工神经网络模型)。(2)在参与模型构建的MODIS波段变量中,红波段被认为是最重要的预测变量,但不能单独使用它进行预测,悬浮泥沙遥感预测需要多变量共同参与。(3)将悬浮泥沙数据按季节分类所构建的随机森林模型,其平均误差为0.46 mg/L,平均相对均方根误差为12.33%,估算效果最优,能够满足较高精度下悬浮泥沙浓度估算的需求。综上,可以考虑以季节为划分依据,用随机森林回归模型估算悬浮泥沙浓度,并用于后期坝下游河道悬浮泥沙浓度时空反演。     

近海Ⅱ类水体的MODIS影像大气校正方法

利用光谱辐射传输理论对Gordon大气校正算法进行了修正，提出用解析的方法分离红外波段748nm和869nm的离水辐射量与气溶胶的贡献，实现对近海Ⅱ类水体的大气校正，使之更适用于我国高悬浮泥沙和高气溶胶浓度海区。海上准同步实测数据表明，本文算法的校正精度比传统方法高，且能适用于影像中找不到理想Ⅰ类水体的情况，解决了近海水色数据大气校正问题。     

悬浮泥沙遥感定量的统一模式及其在珠江口中的应用

本文推导出来悬浮泥沙遥感定量的统一式,其形式包含了Gordon关系式和负指数关系式,其它各悬浮泥沙的关系式可看作是该统一式的近似。由多个例子的计算表明统一式的相关性和精度要高于目前国内外使用的悬浮泥沙定量的遥感模式。该统一式被成功地应用于珠江口伶仃洋的遥感定量分析中。     

海洋测量学

CH20051979基于遥感反演结果的悬浮泥沙时空动态规律研究———以珠江河口及邻近海域为例=Spatial andTemporal Dynamics of Suspended Sedi ment Concentrationinthe Pearl River Estuary Based on Remote Sensing/陈晓玲,袁中智(武汉大学),李毓湘,韦永康(香港理工大学)∥武汉大学学报(信息科学版).-2005,30(8).-677~681选择了珠江口及其邻近海域1995年~2000年152个时相的NOAA/AVHRR影像反演的悬浮泥沙浓度结果,通过对悬浮泥沙反演结果影像的叠加,求算叠加像素点像素平均值,计算了研究海域在1995~2000年间月、季及丰枯水期几个时…     

舟山群岛海岸线遥感信息提取及时空演变分析

作为我国第一个由岛屿组成的地级市,舟山市具备丰富的海洋资源,准确监测海岸线动态信息对其意义重大.而悬浮泥沙含量较大、岸线曲折、滩涂众多等给舟山群岛海岸线提取和时空演变分析带来了挑战.针对此问题,基于缨帽变换在表征地物含水量方面的优势,利用长时间序列卫星遥感数据开展海岸线时空演变分析.结果表明,该方法能够有效去除悬浮泥沙...     

水体光谱分析法在解译中的应用

传统测量水中悬浮物质如泥沙、叶绿素等的方法是通过大面积、大范围的逐点采样,存在着速度慢、周期长、成本较高等不足,不利于进行区域的科学研究。而利用水体光谱分析能够克服以上诸多缺点。本文分析了含沙水体、含叶绿素水体及污染水体等水体的光谱特征,阐述了利用水体光谱的分析来测定水中泥沙、叶绿素含量的方法和原理,从而说明水体光谱分...     

缨帽变换的遥感图像水边线信息提取方法

针对悬浮泥沙含量较大的海域水边线信息提取困难这一问题,该文提出了一种基于缨帽变换的遥感图像水边线信息提取方法。首先,针对悬浮泥沙含量较多,导致传统的水体信息提取方法失效这一问题,提出基于缨帽变换提取水体信息;其次,基于长度、距离和方向等特征知识,开展噪声去除、断线连接研究,提取水边线信息;最后,将水边线信息提取结果与原始图像叠加,进行精度评价。实验结果表明,该方法得到的水边线信息边界清晰,准确性较高,对于泥沙含量较高海域的水边线信息提取较为有效。     

厦门同安湾滩槽演变趋势的遥感分析

利用多时相遥感图像判释厦门同安湾入海河流分布、海岸类型及浅海滩槽地貌,并根据海水表层流场特征和浑水带(悬浮泥沙)分布扩散特征及不同时期的海图,对同安湾泥沙供应现状和运移规律以及浅海滩槽冲淤变化、演变趋势进行了分析研究。结果表明,厦门同安湾海岸类型已由类型较齐全的天然海岸演变成单一的人工海岸,泥沙运移走向在平面上展示了逆时针泥沙水平环流特征,潮汐通道和局部海域出现了冲淤变化,部分潮滩处于缓慢淤积状态中。演变的动力因素主要是潮流,其次是径流,人工海岸形成后,陆源泥沙对海域基本不产生影响。     

利用气象卫星资料分析长江口通海航道泥沙分布

利用气象卫星的时间、空间上的优势,在总结长江河口河槽演变基本模式的基础上,结合卫星图像的分析,确定和研究长江口泥沙地区悬移质的输移路线和活动范围,探讨分析了长江口悬浮泥沙浓度分布动态,分析了滩槽泥沙交换对航道淤积的影响,为长江口深水航道整治方案的确定提供了科学依据。     

福建省海岸带泥沙分布的气象卫星遥感监测

根据水体对太阳辐射光谱的反射率变化特性,利用NOAA极轨气象卫星遥感资料,动态监测福建省海岸带悬浮泥沙的分布,并从十几幅质量较好的不同时相的泥沙分布图中得出初步的监测结果。     

神舟三号CMODIS数据获取长江口悬浮泥沙含量的时空分布

悬浮泥沙含量的时空分布是分析河口海岸冲淤变化、估算河流入海物质通量、研究海洋沉积速率和海洋环境的重要参数.成像光谱仪技术包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息.用中国神舟三号上34个波段的中等分辨率成像光谱仪（CMODIS）数据,采用经验线性法对其辐射亮度值进行了反射率转换,结合长江口现场调查资料,对长江口悬浮泥沙含量时空分布进行了遥感定量反演,取得了很好的效果.     

曹妃甸近海表层悬浮泥沙遥感定量监测研究

在曹妃甸近海水体实测光谱数据分析的基础上,与同步采集的水体悬浮泥沙浓度进行相关分析,选用合适的TM数据的遥感变量参数,根据2008年实测的四个剖面29个站点的海洋水色数据建立了水体悬浮泥沙浓度与TM数据对应的遥感定量反演模型,并用18个独立样本点进行了精度评价.研究结果表明:曹妃甸近海水体光谱曲线基本呈现单峰现象,敏感...