太湖悬浮物浓度的MODIS数据定量反演提取

本文利用250m分辨率的MODIS数据和准实时的地面采样数据,运用线性回归方法反演了太湖的悬浮物浓度,结果表明悬浮物浓度与第1波段相关性最好,PEARSON相关系数为0.31,在所有的波段组合中,其中以与波段M1+M2组合的相关性最好,呈典型正相关。并以此为基础建立了太湖的悬浮物浓度反演模型,这对于利用高时间分辨率的遥感源数据,研究太湖悬浮物浓度的时空变化规律具有重要意义。     

基于超参数优化CatBoost算法的河流悬浮物浓度遥感反演

悬浮物浓度（TSM）是水生态环境评价的重要参数之一,及时掌握河流悬浮物浓度动态变化信息对于内陆水质监测、水环境治理是十分必要的。本研究基于野外实测光谱和悬浮物浓度数据,筛选与悬浮物浓度高度相关的波段组合反射率作为自变量,基于CatBoost、随机森林和多元线性回归算法构建悬浮物浓度遥感反演模型,采用带交叉验证的网格搜索法分别对CatBoost和随机森林2种机器学习模型进行超参数调优,确定模型最优参数配置,并对比不同模型反演精度,确定最优模型。基于最优模型,利用2019—2020年多时相Sentinel-2 MSI遥感影像,反演闽江下游悬浮物浓度,并分析其时空变化特征。结果表明：① b4/b3、(b6-b3)/(b6+b3)、(b4+b8)/b3、(1/b3-1/b4)×b5是MSI反演闽江下游TSM浓度的最佳波段组合反射率; ② 对比其他2种模型,基于超参数优化的CatBoost算法建立的悬浮物反演模型精度最高,其决定系数R²为0.95,均方根误差RMSE和平均绝对百分比误差MAPE分别为15.32 mg/L和19.68%; ③ 2019—2020年闽江下游悬浮物浓度分布“西低东高”,白沙至琅岐入海口呈升高趋势;④ 悬浮物浓度夏季最高,冬季和秋季次之,春季最低。本研究可为闽江下游悬浮物浓度监测及时空变化分析提供一种有效的技术手段和理论参考。     

粤西海域总氮遥感反演初探

总氮质量浓度是衡量水环境的主要指标之一。以粤西海域为研究对象,将实测的总氮质量浓度和水体高光谱遥感反射率数据进行回归分析处理,结果表明:无论是单波段,还是波段因子,总氮质量浓度与水体高光谱遥感反射率的相关性仅达到0.593;研究区域的总氮和悬浮物具有较好的相关性,相关系数最高可以达到0.76。通过悬浮物间接的遥感监测粤西海域的总氮是一个有效的途径。     

湛江港海域叶绿素a浓度的高光谱遥感反演

基于表观光学法研究冬季湛江港海域高光谱遥感叶绿素a浓度的反演模型构建,结果表明,该海域单波段遥感反射率与叶绿素a浓度相关性低,波段比值和遥感反射率的一阶微分法可提高叶绿素a浓度反演精度。665nm处的遥感反射率一阶微分值与叶绿素a浓度相关性良好,相关系数可达0.84。一阶微分相关系数大于0.8的波段大部分处于叶绿素a红光强烈吸收区域,对于富营养化的湛江港海域采用一阶微分方法构建叶绿素a浓度的遥感反演模型具有合理性。     

基于几何光学模型的人工林叶面积指数遥感反演

 MODIS等全球叶面积指数(LAI)产品空间分辨率偏低(250m~7km),不能满足高空间分辨率遥感应用的需求。为获取大区域高空间分辨率LAI,有必要对物理模型用于高空间分辨率遥感影像LAI反演的可行性进行探讨。本文基于4-scale模型LAI反演算法,以甘肃省张掖为研究区,利用TM 影像实现研究区人工林LAI反演。反演算法考虑了反射率入射-观测角度对LAI与植被指数关系的影响和植被冠层尺度的集聚程度。利用地面实测LAI数据对反演结果进行验证与分析,并与NDVI经验模型进行对比,同时分析LAI反演结果对波段反射率敏感性。结果表明: 4-scale模型LAI反演结果与实测LAI一致性良好(R²=0.67,RMSE=0.50),且优于NDVI经验模型(R²=0.59,RMSE=0.67);当LAI大于2时,4-scale模型LAI反演算法误差小于NDVI经验模型,能有效避免植被指数的饱和现象;红光波段反射率减小时,引起4-scale模型LAI反演结果的变化幅度比其增大时更高,且影响程度大于近红外波段反射率。研究表明,4-scale 模型LAI反演算法可用于TM数据反演人工林LAI,模型应用普适性较强。     

基于反射峰面积的水体叶绿素遥感反演模拟研究

叶绿素浓度是水体富营养化状态的重要指标,也是水色遥感反演的水质参数之一。水体中叶绿素浓度的遥感反演主要是建立实测光谱和实测水质参数二者之间的关系模型,利用遥感影像进行叶绿素浓度的信息提取。传统的叶绿素浓度遥感反演受区域性和季节性的影响,反演精度不高,而且反演模型不具普适性,需对叶绿素光谱特征进行分析,建立高精度的反演模型。本文采用Hydrolight数据模拟了不同叶绿素浓度(1~200 µg·L^-1)的水体在可见光近红外的反射波谱曲线,通过分析叶绿素的光谱特征选取了特征波段或波段组合,并建立了叶绿素浓度反演模型。研究表明,除反射峰波长模型外,反射峰面积模型、三波段模型、红光线高度模型等均能较好地反演叶绿素浓度。在不同叶绿素反演模型中,除红光线模型外,最优的是反射峰面积模型,其决定系数为0.9689,反演误差为25.25 µg·L^-1;其次是三波段模型,其决定系数为0.9637,反演误差为10.66 µg·L^-1。究其原因,三波段模型考虑了水体中非色素悬浮物、黄色物质及水体后向散射对叶绿素浓度反演造成的影响;反射峰面积模型除此之外还综合考虑了叶绿素散射效率的影响。     

混合光谱分解算法的太湖水体组分浓度反演分析

二类水体组份的遥感定量反演一直是水色遥感的难点和热点问题,原因在于其水体组分(纯水、叶绿素、悬浮物及CDOM)之间复杂的相互作用.本文引入光谱分解算法,通过Hydrolight软件模拟叶绿素、悬浮物和CDOM的标准反射率光谱,解决光谱分解算法中“纯端元”难以获取的问题.在此基础上建立了二类水体组分光谱分解反演模型.模型...     

湛江近海有色溶解有机物遥感反演

【目的】比较分析湛江近海有色溶解有机物(CDOM)的不同反演算法,并将最佳算法应用于卫星遥感数据,了解湛江近海CDOM空间分布。【方法】基于湛江湾及邻近海域的海上观测资料,利用QAA-E、QAA-Dong和QAA-CDOM三种经典半分析算法以及经验算法反演湛江近海CDOM浓度。【结果与结论】QAA-CDOM算法在三种经典半分析算法中精度最高,平均相对误差(MRE)为28.8%,均方根误差(RMSE)为0.07。同时,利用R_rs(665)/R_rs(444)与a_g(440)进行回归分析,建立CDOM反演的经验算法,决定系数为0.65,验证点的MRE为26.5%,RMSE为0.07。将经验算法应用到Sentinel-2卫星数据,得到CDOM反演空间分布图,显示鉴江口CDOM浓度较高,而硇洲岛附近及离岸较远的海域CDOM浓度较低。     

基于遥感的全国GDP 1km格网的空间化表达

针对资源环境研究领域对空间型社会经济数据的需求,在我国经济社会的区域差异的综合分析基础上,对现有的统计型行政单元主要社会经济发展指标国内生产总值(GDP)进行空间化模拟,建立了统一空间坐标参数、统一数据格式、统一的数据和元数据标准的全国1km格网水平社会经济空间数据库。利用1995年遥感数据建立的1:100000比例尺土地利用格局分布图,综合分析人类活动形成的土地利用状态与GDP大小的空间互动规律,建立影响经济发展的关键因素评估模型,通过一、二、三产业GDP与土地利用类型的空间关联性,分区建立1995年县级GDP和土地利用格局的空间关联度模型库,实现在1km格网的社会经济数据的空间定量模拟。     

基于多要素评价指标的鄱阳湖水体富营养化研究

基于Landsat卫星OLI影像对2018年5月鄱阳湖的叶绿素a浓度、悬浮物浓度、有色可溶性有机物浓度进行了湖区水体水质参数反演,根据水质参数反演得到鄱阳湖各评价指标要素浓度归一化分布图。结果表明:叶绿素a、悬浮物以及有色可溶性有机物主要集中在水流速度较为缓慢的东部湖区以及南部湖区,干流水体动力较大,含量较低。悬浮物浓度在其他湖区也存在浓度较高显现,与采砂活动或湖区浅滩反射有关,整个湖区中鄱阳湖东部以及南部水质较差。综合叶绿素a浓度、悬浮物浓度、有色可溶性有机物浓度空间变化规律以及湖区周围污染源进行水质污染空间分布的探讨,同时也为鄱阳湖水质监测提供丰富案例,为水体污染和防治提供依据。