基于MODIS影像的射阳河口海域可溶性无机氮磷营养盐浓度遥感监测研究

分析了射阳河口海域实测光谱反射率与DIN、DIP浓度间的相关性,发现DIN、DIP浓度与水体浊度间呈强烈的正相关,说明在该海域DIN和DIP主要来源于沉积物再悬浮过程中的释放。在此基础上以实测光谱模拟MODIS前四个波段的反射率,建立了基于MODIS影像的DIN、DIP浓度定量反演模型,模型的相对预测精度达到60%以上,将模型应用于影像反演所得的结果与实际情况相当吻合,证明了模型的实际应用价值和业务化潜力。     

基于MODIS的海州湾可溶性无机氮浓度遥感监测研究

在海州湾海域,DIN质量浓度与MODIS影像第1、4波段的反射率呈正相关,与第2、3、5、6等波段的反射率呈负相关,这里既体现无机氮基团的吸收特征,也反映了叶绿素a和黄色物质质量浓度与DIN质量浓度间的密切的联系.在MODIS的波段组合因子中由蓝绿波段反射率构成的因子F11(3,4)与DIN质量浓度间的相关性达到0.8...     

基于遥感岸线识别技术的射阳河口潮滩冲淤演变研究

定义平均高潮位在岸滩上形成的痕迹线为潮滩岸线,并利用1995—2003年的3景TM数据,对射阳河口海岸线及潮滩岸线的演变状况进行了调查与监测。结果表明,海岸线仅在南大港到沙港段随人工海堤的外推向海推进;潮滩岸线在北岸持续蚀退,南岸持续淤长。河口附近岸滩的演变趋势是逐渐平直。结合实测数据对比分析可知北岸潮滩相对稳定;南岸变化幅度较大,潮滩上表面淤长,而下部蚀退,继而探讨了岸线的演变特点及原因。     

基于高光谱的射阳河口悬浮泥沙浓度定量反演研究

通过提取高光谱遥感信息,对射阳河口悬浮泥沙浓度与实测光谱及Hyperion影像光谱反射率进行了相关性分析,结果表明：射阳河口含沙水体对实测光谱反射率的敏感波段为898～904nm,对光谱分辨率为10nm的Hyperion影像敏感波段正好位于896nm处,以此构建的指数模型,其相关指数达到0．89。模型的检验显示,相对根均方差值为38．78％,表明单波段896nm对预测射阳河口的悬沙质量浓度具有良好的精度。由于试验取样时间与Hyperion影像的成像时间相匹配,此时水流场较稳定,河口水体中的泥沙运移与扩散规律与影像解译结果相似,即：近岸悬沙质量浓度高,远海浓度低;河口南侧由于属于淤长性海岸,悬沙质量浓度比北侧高。研究结果为利用高光谱分析技术构建海洋悬沙含量的定量反演模型提供了可靠依据,也为海洋水体其他物质成分的定量反演奠定了基础。     

“北京一号”小卫星图像在渤海海冰监测中的应用

利用“北京一号”小卫星全色和多光谱影像对冬季渤海海冰进行了监测。根据多光谱谱段特征和现场测试的海冰光谱之间的对应关系, 建立了卫星影像冰水识别、渤海海冰外缘线的模型, 估算了海冰面积及判别海冰发展趋势;对卫星影像数据进行监督分类, 建立了相应的分类模型;根据海冰类型的不同将海冰区域进行了划分, 并作为对海冰灾害严重程度的判别依据;以2007年度冬季为例, 对渤海海冰的分布面积进行了统计, 与海冰监测业务中使用的MODIS数据反演结果进行了对比, 对比结果显示“北京一号”卫星可以为海洋监测和预报服务部门提供高分辨率海冰遥感信息, 并为我国海冰灾害的防范提供可靠有效的资料。     

MODIS辅助的北京一号卫星影像近海Ⅱ类水体大气校正

利用空间分辨率为500 m的MODIS 1B数据及有关MODIS数据产品计算其近红外波段的气溶胶辐亮度,由此外推北京一号卫星多光谱影像各波段的气溶胶辐亮度,以实现对该影像的大气校正,取得了良好的效果.该方法克服了传统大气校正方法依赖于现场测量大气参数的缺陷,拓展了非水色传感器在水体监测领域的应用前景.     

应用MODIS影像监测海州湾无机氮浓度的研究

利用连云港海州湾2004年至2006年的水质监测资料,选取时间上完全同步的空间分辨率为500m的MODIS Terra 1B数据,对反射率的单波段因子和波段组合因子与可溶无机氮（DIN）质量浓度之间进行相关分析。从总体上看,单波段因子与DIN质量浓度的相关性较低,但在含氮基团倍频和合频吸收带附近的波段（波段2、7）反射率与DIN质量浓度呈负相关,显示了含氮基团对水体光谱特征的影响;在波段组合因子中,因子F11（3.4）和F13（3.4）与DIN质量浓度呈显著正相关,用这两个因子建立DIN质量浓度的回归模型,R^2都达到0．7以上,相对精度达70％左右,最终选择因子F11（3.4）的线性模型反演该海域的DIN质量浓度,其结果与实际情况非常吻合。     

高分一号卫星影像海岸带区域定位精度评价

以覆盖黄河三角洲和连云港区域的两景高分一号卫星遥感影像1A级产品为例,利用现场采集的地面控制点和1∶50 000的DEM产品,开展了影像自主定位和正射校正实验,制作了控制点偏移矢量图,并对影像的定位精度进行了分析。结果表明:高分一号卫星影像具有较好的自主定位精度,黄河三角洲区域影像定位精度在27.8m左右,连云港区域影像定位精度在53.8m左右;在单控制点的情况下,影像的定位精度在3m左右,最大偏移量约为6m;在多控制点下正射校正,影像的定位精度为1m左右,最大偏移量为1个像元;对比控制点偏移矢量图,检查点较影像同名点的偏移方向与大小基本一致,表明高分一号卫星影像内部刚性较好。     

高分一号卫星海岸带影像质量评价

高分一号(GF-1)是我国自主研制的宽幅带高空间分辨率遥感卫星,为分析其在海岸带地区的应用潜力,本文采用主观和客观相结合的评价方法,并与SOPT-5卫星影像进行比对,开展GF-1影像的成像质量评价。主观评价结果表明:GF-1影像表现能力与SPOT-5影像相当,在某些地物特征表现上与SPOT-5比较一致。客观评价表明:GF-1影像的4种统计参数与SPOT-5影像比较接近且各有高低,GF-1影像各波段的灰度分布更分散,地物间的可分性更高;GF-1影像各波段的信噪比和波段间的独立性与SPOT-5比较,基本相同,整体看来,GF-1具有较高的成像质量,在海岸带地区具有一定的应用潜力。     

基于多源高分遥感影像的围海养殖动态监测

围海养殖是一种重要的海水养殖方式,在产生巨大经济效益的同时,也为我国近海生态环境、海上交通等方面带来负面影响。动态监测围海养殖区,对于高效开发利用沿海渔业资源、保护海洋生态环境、以及掌握海洋灾害承灾体信息意义重大。文章以湛江市北莉岛为研究区,基于2019年6月22日高分一号卫星影像和10月29日资源三号02星影像,使用支持向量机自动分类算法对研究区内正在养殖的围海养殖区范围进行监测与分析。2019年6月和10月高分辨率卫星数据的围海养殖区提取正确识别率分别为94.47%和92.98%,面积分别为266.67 ha和271.70 ha。总体而言,研究区两个时相正在养殖中的围海养殖区范围变化很小。但本研究能较好地区分和监测正在养殖的池塘和干涸池塘,为海域使用精细化管理、渔业估产等提供基础数据支撑。     

基于卫星遥感的长江口岸线演化分析

通过对1987、1993、1999、2006和2010年5个时相的Landsat卫星遥感数据分析,利用适合长江口岸线演变研究的遥感波段组合,获得了长江口南北两岸20多年来岸线演变的信息,结果表明,1987-2010年期间,研究区内岸线的总长度由526.7 km增长到579.7 km,高潮线以上陆地面积增加541.48 km2,其中,以海门市的南部海岸、崇明岛北岸和东岸、浦东新区的东部岸段以及长兴岛北部和横沙岛东部岸段变化最为明显,并且它们以不同的速度向海淤进。20多年来,造成岸线变化的原因有长江输沙、港口建设和围填海工程建设。今后应密切关注长江口岸线的变化,了解其变化规律,预测其未来变化的趋势。     

广利港海域悬沙分布及黄河口泥沙扩散对其影响

基于遥感影像资料和实测水文泥沙资料,对广利河口海域悬沙分布特征和黄河口入海泥沙扩散进行了分析研究。结果得出,在一般天气情况下,广利港海域工程海域含沙量比较低(3),黄河口泥沙向南直接扩散距离为10~20 km,对工程区无直接影响,但是在大风天气下,广利河口附近海域含沙量会增高至0.5 kg/m3以上,黄河口入海泥沙扩散向南可达30~40 km,最远可达小清河口,对工程区则有一定的影响;从广利港海域含沙量、底质特征、冲淤性质上来看,黄河口泥沙扩散对工程区是有限的,造成航道和港池淤积的主要泥沙来源为风浪和潮流作用下就地泥沙的搬运输移;黄河入海泥沙呈减小趋势,黄河改由"清8断面"入海,黄河入海泥沙浑水主轴线与广利港的距离增加,对工程区的影响趋于减小。     

近20年来长江口表层悬沙分布的遥感监测

利用近20年来长江口地区的美国陆地卫星Landsat TM和ETM影像反演得到了长江口海区表层悬沙分布遥感解译系列图,讨论了长江口表层悬沙的空间分布特征、潮汐变化对泥沙分布的影响、三峡工程对泥沙分布的影响及河口径流量和输沙量对泥沙分布的影响等;描述了长江口海区洪枯季的表层悬沙扩散外界和高浑浊水域范围的变化趋势,并分析了河流泥沙输移入海的形态特征及表层悬沙浓度的变化特征。     

长江口无机氮和活性磷酸盐水质基准研究

河口营养物基准是河口营养状态参数对生态环境不产生不良或有害影响的最大阈值。本文首先基于2015—2018年长江口环境现场调查数据开展河口内部分区,再通过主成分分析、相关性分析和线性回归分析等方法,筛选长江口营养物基准关键指标,之后采用频数分布法和压力-响应模型法得出基准推荐值,最后将赤潮优势藻培养实验得到的生态响应值作为参考。结果表明:根据盐度分布与地形特征,长江口可分为口门区和口外区两个生态区。可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)和可溶性活性磷酸盐(soluble reactive phosphorus,SRP)是制定长江口营养物基准的关键指标。口门区DIN和SRP的基准推荐值分别为0.614和0.029mg/L,口外区基准推荐值分别为0.295和0.008 mg/L。该结果有望为长江口富营养化评估和营养物标准制定等环境管理工作提供科学依据。     

2003年5月长江口内外溶解态无机氮、磷、硅的空间分布及日变化

为了更好地了解长江流域城市化进程和三峡工程对长江口生态系统的影响及其响应,为长期观测提供参考,采用分光光度法对2003年5月19—26日采自长江口的水样中的溶解态无机氮、磷、硅进行了分析。结果表明,该海域营养盐的空间分布呈现出较好的规律性:SiO3-Si的浓度总体上沿长江径流入海方向递减,其在淡水端的浓度>100μmol/L,在离岸最远的海水端附近的浓度约为10μmol/L;NO3-N、NO2-N、NH4-N和PO4-P沿长江径流入海方向的浓度分布则呈现出先增加后降低的特征,最高值出现在咸淡水交界面附近,分别为130.0、3.14、31.43和2.06μmol/L。南北方向上各种形态营养盐的浓度总体上呈现出北部海域表、底层之间差异大于南部海域的分布特征。连续观测数据显示,NO3-N、NO2-N、PO4-P和SiO3-Si的浓度均可能在4h的时间里发生较大幅度的波动。在混合水区,由于水深较浅,水体混合较容易,垂直方向上各元素的浓度平均值差异不大;在水深较深的海水区,随着水深的增加,NO3-N和NO2-N的浓度平均值总体上呈下降趋势,PO4-P则相反,SiO3-Si变化不大。采用营养状态质量法和潜在性富营养化标准对调查海域的营养状况进行了分析,结果均显示,调查海域在长江径流入海方向上由淡水区的高营养水平逐渐过渡到海水区的贫营养水平。由于长江口水体中各营养元素浓度时空变化显著,准确计算其入海通量难度很大,需要足够多的高时空分辨率的数据。     

夏季珠江口COD的浓度分布及影响因素

在海洋监测的基础上，利用数学模型探讨了珠江口COD的浓度分布规律。研究表明，珠江口的有机物来自八大口门的淡水径流，人类活动、径流、潮流和气候是影响COD浓度分布的主要因素。有机物进入珠江口后，首先在口门和陆源排放口附近形成高浓度区，然后由北向南偏西迁移扩散，西四口门对伶仃洋COD增量的影响很小。夏季珠江口层型水体稳定存在，伶仃洋COD出现表高底低的垂向浓度分层现象。     

珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价

珠江口是生态敏感的典型河口区,也是富营养化和赤潮多发区。为了搞清楚该区域沉积物中营养物质的含量及平面分布特征,进一步研究营养盐在沉积物-水体间的循环机制,同时也为珠江口污染防治和生态环境保护提供科学依据,对珠江口16个站位的表层沉积物中氮、磷的形态、含量及分布特征进行了研究。其中总氮用凯氏定氮法测定,无机氮提取后直接测定各形态含量,各种形态的磷采用化学分步提取法进行。提取液中硝酸盐氮用锌-镉还原法,亚硝酸盐氮用重氮-偶氮比色法,氨氮用靛酚蓝法,无机磷酸盐用磷钼蓝法测定。沉积物中TOC的测定用重铬酸钾氧化-还原滴定法。在测定结果的基础上采用单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染程度进行了评价。研究结果表明:沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1649mg/kg;有机氮所占的比例很高,平均达83.17%,平均含量为1374mg/kg;氨氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的98%,平均含量为209.64mg/kg;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在沉积物无机氮中比例很低,平均值为54.87mg/kg。表层沉积物中总磷的含量平均值为455.94mg/kg;有机磷占总磷含量的39.41%,平均含量为179.69mg/kg;铁结合磷和铝结合磷平均含量为94.97mg/kg。在平面分布上,各站间不同形态氮、磷的含量差异与陆源输入、沉积物粒径及水动力条件等因素有关。单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染评价结果表明:珠江口沉积物中总磷含量较低,标准指数都小于1;而总氮的含量较高,其标准指数变化范围为1.96—3.86,说明珠江口沉积物环境质量受氮的污染相对严重。     

珠江河口悬浮泥沙遥感数据集

选择 1 995— 2 0 0 0年间NOAA系列卫星AVHRR遥感器获取的珠江口及其邻近海域可见光和近红外遥感数据 ,利用基于海面 遥感器光谱反射率斜率传递现象的悬浮泥沙遥感算法 ,建立珠江口及其邻近海域 1 5 2个时相的悬浮泥沙数据集 ,进行悬浮泥沙浓度分布和变动规律的特征累积频率悬浮泥沙浓度、均值与均方差统计。结果表明 ,珠江口河口浅滩是悬浮泥沙浓度的高值区。随着径流、潮流的相互关系的变动 ,珠江口的悬浮泥沙浓度具有明显的季节变化 ,内伶仃洋悬浮泥沙浓度季节变动幅度最大 ,而磨刀门外浑浊水体的延伸方向变动幅度最大。     

渤海氮磷营养盐和叶绿素浓度时空分布数值模拟与富营养化评估

当前渤海富营养化风险仍居高不下,严重制约了环渤海社会经济可持续发展。开展近海富营养化评估与趋势分析是国家生态安全保障的需求, 其难点在于富营养化评价要素长期演变进程高质量数据的获取。基于HAMSOM海洋生态模型, 通过修正溶解有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)的难/易降解组分降解动力学形式, 构建了适用于富营养化评估与趋势分析的渤海三维水动力/生物地球化学耦合模型。利用2019年渤海春、夏、秋、冬四个季节DON、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)、溶解无机磷(dissolved inorganicphosphorus, DIP)和叶绿素a(chlorophyll a, chl a)调查结果, 对模型进行了校正, 并利用1980年至2020年的长期调查结果进行了验证, 模拟结果与调查结果相比较, 在数值大小和变化趋势上均吻合较好, 相对标准偏差、相似性系数和Kappa系数分别为24%、0.77和0.60。利用模型模拟计算的DIN、DIP、DON和chl a长期演变进程数据, 计算了营养状态质量指数(nutritional quality index, NQI)。结果表明, 当前渤海富营养化状态整体上处于贫营养状态, 但在渤海湾、辽东湾和莱州湾湾底近岸海域处于富营养状态, 季节上5~10月份处于中等富营养化状态, 从长期变化趋势看, 渤海整体上富营养化状态趋于改善。与复合富营养化指数(compound eutrophication index, CEI)对比表明, 渤海富营养化评估按NQI计算结果与按CEI计算结果相当吻合, 相似性系数为0.83。文章建立的渤海富营养化评估方法具有较高可靠性, 可用于渤海富营养化评估。     

不同氮、磷浓度及配比对铜藻(Sargassum horneri)幼苗生长的影响

采用铜藻(Sargassum horneri)幼苗为实验对象,分别以Na NO3和Na H2PO4为氮源和磷源,研究了不同氮磷质量浓度及氮磷配比对铜藻幼苗生长的影响。进行了氮、磷单因子实验、双因子实验以及不同氮磷配比实验,实验时间为8d。结果表明:氮和磷对铜藻幼苗生长影响极显著(P0.01),且当氮、磷的质量浓度分别为8mg/L、0.4mg/L时,铜藻幼苗的特定生长率最大;交互作用影响不显著(P0.05),不同质量浓度的氮为主效应;不同氮磷质量浓度比影响极显著(P0.01),且当氮磷比为10:1时,铜藻幼苗的特定生长率最大。研究结果为铜藻幼苗培育过程中营养盐的合理调控提供了理论依据。