内陆水体水质参数光谱特征与定量遥感

该文在分析内陆水体及其主要水质参数的光谱特征的基础上 ,讨论了水质遥感监测常用的遥感数据和方法 ,对近年来国内外遥感技术特别是高光谱技术在内陆水体水质监测中的应用研究现状和进展进行了综述 ,并提出未来此领域的发展方向及研究工作的重点     

内陆水体水质参数光谱特征与定量遥感

该文在分析内陆水体及其主要水质参数的光谱特征的基础上，讨论了水质遥感监测常用的有所感数据和方法，对近年来国内外遥感技术特别是高光谱技术在内陆水体水质监测中的应用研究现状和进展进行了综述，并提出未来此领域的发展方向及研究工作的重点。     

基于环境一号卫星的内陆水体水质多光谱遥感监测

基于环境一号卫星多光谱数据,针对我国内陆水体开展遥感监测研究。该研究建立分地区分季节经验模型反演叶绿素a浓度,基于生物光学模型的近红外单波段方法反演悬浮物浓度,以悬浮物浓度间接反演透明度,最终基于叶绿素a和悬浮物获得基于遥感监测的内陆水体营养状态指数。以2009年6月巢湖同步观测试验验证本文的水质参数反演算法,表明叶绿素a浓度反演精度不如悬浮物浓度,两者反演精度符合水环境监测业务需求。     

黄壁庄水库水质参数遥感反演研究

以石家庄市黄壁庄水库为研究对象,利用ASD FieldSpec Pro野外光谱辐射计进行反射光谱测量和同步水质采样分析,应用高光谱技术阐释了水质参数(SS、COD、TN、TP)与光谱反射率的关系,为今后利用星载高光谱传感器对黄壁庄水库乃至我国北方内陆水体水质参数进行大面积反演提供理论基础。在分析水库水体反射光谱特征的基础上,运用微分光谱技术和统计相关方法直接分析、诊断各水质参数的敏感波段,并建立线性估算模型,确定研究区SS、COD、TN、TP的敏感波段分别为715 nm7、04 nm、595 nm8、73 nm。     

水质遥感监测技术研究进展

该文综述水质遥感监测研究的发展状况,阐述水质遥感监测的机理,介绍常用的遥感数据、遥感监测方法及其对叶绿素a、悬浮物、黄色物质等水质指标遥感监测的应用进展,提出该领域发展存在的主要问题,展望其发展方向和研究重点。     

卫星遥感技术在环境保护中的应用:进展、问题及对策

从国家环境保护管理对卫星遥感技术的需求入手,主要论述了水环境、大气环境、生态环境遥感监测技术进展情况,介绍了环境一号卫星工作进展以及已开展的环境遥感基础研究及应用示范工作现状;从环境遥感监测专用卫星载荷、应用关键技术及业务化应用系统建设等方面指出了卫星遥感技术在我国环保应用中面临的主要问题,并针对性地提出了环境遥感监测与应用方面的对策和建议。     

扎龙湿地克钦湖富营养化状态的高光谱遥感评价

通过分析扎龙湿地克钦湖水体高光谱反射率与水质参数的相关关系,采用单波段、波段比值等算法分别选取特征波长建立水质参数的高光谱定量模型,并且结合修正营养状态指数(TSIM)和综合营养状态指数法,对水体的富营养化程度进行了监测和评价。结果表明,单波段归一化反射率对叶绿素a估测模型效果较为理想;利用高光谱一阶微分反射率,诊断各水质参数的敏感波段,建立线性模型,确定了TN、TP、SD、CODMn的敏感波段分别为733 nm、765 nm、782 nm、680 nm。单因素水质参数评价水体富营养化水平具有一定的局限性。综合考虑多个水质指标,对水质的富营养化程度进行了评价,结果显示,克钦湖水体呈现出中营养化状态,需要采取一定的措施,防范于未然。     

不同浓度悬浮泥沙水体的光谱吸收特性模拟

悬浮泥沙的光学特性是影响内陆湖泊水色遥感的重要因素。利用光谱吸收衰减仪(AC-S)测得水池中悬浮泥沙浓度为2.13~1 442.40 mg/L的水体光谱吸收。在蓝、绿和红光波段,悬浮泥沙水体的平均比吸收系数分别为0.0161±0.0039 m2.g-1、0.0071±0.0020 m2.g-1和0.0025±0.0007 m2.g-1;指数拟合获得的Sm*值为0.0098±0.0011 nm-1,利用其模拟的比吸收光谱与实测光谱吻合效果较好,说明该Sm*取值对悬浮泥沙水体比吸收光谱的曲线斜率变化具有一定的参考价值。此外,建立了悬浮泥沙水体吸收系数a(440)m与其浓度的关系模型,R2达0.947,拟合精度较高;然而比吸收系数a*(440)m与泥沙浓度几乎无相关性。研究结果可为内陆水色遥感分析模型的建立提供重要的参数保障。     

遥感技术在中国城市环境监测中的应用研究进展

城市的飞速发展带来了一系列环境问题。遥感以其快速、准确和实时地获取资源环境状况及其变化数据的优越性，成为城市环境监测的主要手段。对中国遥感在城市中的应用进行系统总结，主要包括：城市绿地、城市水体、城市大气遥感、城市热岛效应、城市垃圾堆放和城市土地利用变化监测，及在城市交通、灾害预警等方面的应用。遥感在城市环境监测中的应用，应在3S的基础上，形成系统的技术方法和规范，并加快城市环境遥感监测的指标体系和国家环境信息系统建设。     

基于半分析模型的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演

悬浮泥沙浓度是海洋质量和环境评价的重要参数之一,遥感技术可以实现对海洋水色要素基础信息实时、连续、大范围监测,是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段。然而,现今并没有一个通用的模型可以实现对所有复杂水体悬浮泥沙浓度的反演。该文基于野外站点观测、结合研究区水体光谱特性,构建了基于多波段准分析算法(QAA)的渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演半分析模型,并利用Landsat TM遥感数据,对研究区悬浮泥沙浓度进行了反演,制作了悬浮泥沙浓度空间分布图。研究结果显示,该文构建的半分析模型与前人研究的经验统计模型相比,具有更高的精度和普适性,相对误差达到18.28%;研究区的悬浮泥沙浓度整体较低,平均泥沙浓度为27mg/L,且呈现近海大于远海、南部海域大于北部海域的规律。     

Water quality and light absorption attributes of glacial lakes in Mount Qomolangma region

As they are products of glacier movement, the water body composition and water quality attributes of glacial lakes have distinct characteristics compared with inland lakes. Although satellite remote sensing provides an effective approach to monitor water quality, lack of in-situ measurement data on the status and environment surrounding glacial lakes presents a major constraint in relating satellite data to water quality indicators. This study presents findings of a preliminary investigation into water quality attributes of 3 glacial lakes in the Mount Qomolangma region. Suspended particulate matter （SPM）, light absorption attributes of phytoplankton, nonalgal particles （NAP）, and colored dissolved organic matter （CDOM） were measured. The suspended substance concentration varies markedly from 0-320 mg/L. This is considered to reflect differing stages of lake development. l-he chlorophyll concentra- tion is much lower than that found for inland lakes, as landscapes that surround these high altitude lakes have almost no vegetation growth. The phytoplankton and CDOM concentration depend on long-term stability of lake slopes. Given the lack of exogenous and endogenous inputs in the Qomolangma region, CDOM in glacial lakes is significantly lower than in inland lakes. These preliminary findings could support efforts to appraise estimates of water quality parameters using remotely sensed images.     

缺测站干旱流域生态输水遥感监测与农业节水效益分析

生态输水与农业节水是实现内陆干旱流域可持续发展的重要手段,连续水文观测资料的缺乏制约了生态输水与农业节水效益评价。为此,以中国甘肃敦煌疏勒河流域下游为例,基于遥感水文站与谷歌地球引擎进行2016—2020年月尺度的生态输水遥感监测,在此基础上结合蒸散发和土地覆盖类型等多源遥感数据评价生态输水与农业节水效益,分析两者之间在水资源方面的平衡关系。结果表明：（1） 遥感水文站与谷歌地球引擎（Google Earth Engine, GEE）能够为生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供可靠的数据支撑。（2） 2017—2020年生态输水能够为下游湿地与河道平均每年提供2.50×10⁸ m³生态用水,其中30.06%的水量到达下游湿地,18.47%的水量被下游河道周边的植被所利用,且使下游河道周边植被面积增加112.25 km²。（3） 农业节水在保持耕地面积维持上升趋势的前提下,2017—2020年平均每年降低耕地的蒸散发量0.395×10⁸ m³;耕地蒸散发减少量平均占生态输水量的14.22%,农业节水有效缓解了内陆干旱流域农业用水挤占生态用水的问题。本文将为内陆干旱缺测站流域的生态输水遥感监测与农业节水效益评价提供新的思路,以期为未来的生态输水与农业节水工程的实施提供理论支撑。     

基于GF-1影像的洞庭湖区水体水质遥感监测

湖泊水质监测是有效开展湖泊水环境综合管理与水污染防治实施的基础,也是湖泊藻华风险评估与生态安全建设的重要依据。本文基于GF-1号影像对2014-2016年洞庭湖水体的叶绿素a浓度、悬浮物浓度和透明度展开遥感监测,结果表明：叶绿素a主要集中在水流速度较慢的安乐湖、大小西湖和东洞庭湖西部地区,其他区域水体扰动力大,叶绿素含量a较低。透明度从北到南递增,与悬浮物浓度的分布趋势相反,符合常规监测规律。东洞庭湖水质较南洞庭湖和西洞庭湖差,水污染程度处于全湖最高水平。GF-1数据可精确反映叶绿素a浓度、悬浮物浓度和透明度指数的空间变化规律,也为后续高分遥感影像湖泊水质监测的应用研究提供了重要参考。     

河流水情要素遥感研究进展

河流是促进地貌形成和演化的重要因素,也是地球上最重要的淡水资源之一。河流的水体范围、水位/水深、流量、水质和冰情等水情要素在水资源动态监测和水文生态环境保护等研究中具有至关重要的作用。通过水文站观测河流可获得站点上的水情信息,但该方式在财力、物力方面均耗费巨大。同时,对于日益增长的河流水情信息需求,迫切需要一种能够快捷、准确补充河流实测数据的方法。遥感凭借全方位、多时相的对地观测能力极大地提升了河流水情信息获取的效率,已广泛应用于多尺度水情监测、无资料流域水文模拟等多个方面,取得了丰硕的研究成果。因此,有必要对近年来遥感应用于河流水情要素反演所取得的进展进行归纳、总结和展望,以期进一步促进遥感数据和方法在该领域的应用。论文以“河流水情要素遥感”为主题,系统归纳了河流水体遥感提取的常用传感器及方法、水位/水深遥感反演方法、河道流量遥感估算、河流水质及河冰遥感监测的研究进展,详细归纳了利用光学/微波遥感等不同类型的遥感手段获取河流水体范围、水位、水深的优势与不足,总结得出了河流水情要素遥感研究的数据、方法及应用方面的主要结论：① 新型遥感数据在河流水情要素监测中的应用愈加广泛,在空间分辨率、时间分辨率或光谱分辨率等方面不断突破,进一步丰富了河流水情要素研究的数据来源;② 多数中低空间分辨率光学影像依旧面临混合像元影响水体提取精度的问题,合成孔径雷达影像也存在数据处理算法开发难度大的问题,细小河流及非开阔水体的提取方法仍需探索;③ 大数据和云计算技术的发展为实现大尺度、长时序的河流水情要素高时空分辨率遥感监测提供了高效手段。     

基于环境小卫星CCD影像的水体提取指数法比较

针对湖北省大东湖水网水环境遥感监测需求,开展基于环境小卫星CCD影像的内陆湖库水体提取指数方法研究。以常见的3种水体识别指数为模型,参照使用TM、MODIS等典型传感器进行水体提取的波段选择方式,通过对环境小卫星CCD影像4个波段地物光谱信息的变化趋势分析,发现各波段对水体目标的区分能力;使用指数模型和相应阈值分别计算获得水体特征图像,并以目视判读结合精度评价指标的方式对提取结果进行对比分析。实验结果表明,归一化差异综合水体指数的目视判别效果最好,且具有水陆区分度高和误识别率低的特点,适用于解决水体目标快速提取问题。     

基于FY3A/MERSI影像的几种常用水体提取方法的比较分析

随着遥感技术的飞速发展,利用遥感数据来进行水资源的监测、调查和分析已经成为一种必然的趋势。通过选取新疆博湖县境内中国最大的内陆淡水湖-博斯腾湖为研究区,FY3A/MERSI影像为数据源,利用监督分类法从Landsat-ETM+影像提取水体,提取结果作为FY3A/MERSI影像水体提取精度验证的底图。采用单波段阈值法、基于阈值的多波段谱间关系法和基于阈值的水体指数法从FY3A/MERSI影像提取研究区水体,基于混淆矩阵法,提取结果分别与Landsat-ETM+影像底图作对比分析,最终得出结论,基于阈值的水体指数法中的归一化差异水体指数法提取研究区水体的总体精度最高,为96.37%,Khat为0.915。     

高分二号卫星数据在粤港澳大湾区水体有机污染监测中的应用

为探索高分二号对地观测卫星在水体有机污染监测中的适用性，基于高分二号对地观测卫星多光谱数据，通过归一化水体差异指数提取水体信息，利用比值植被指数得到2019年3月份粤港澳大湾区6条主要入海河流的水质分类及水体有机污染分布情况，通过与同期相对应的6个实际监测断面点对比，验证了水污染等级评价结果，结果如下：1）研究区水体质量总体较好，磨刀门水道、东江南支流、横门水道和洪奇沥水道以无污染为主，鸡啼门水道与蕉门水道以轻污染为主；2）水体有机污染的分布具有空间性，河流主干道主要以无污染水体为主，两岸以轻污染为主，远离主河道的封闭水体以中等污染以及重污染为主；3）监测断面点的污染等级与实际监测点的评价结果基本一致。结论表明，高分二号对地观测卫星多光谱数据作为水体污染监测的遥感数据源是准确可靠的，可为我国水污染防治提供辅助决策。