水体中有色可溶性有机物的研究进展

有色可溶性有机物(CDOM)是水体中一类重要的光吸收物质,在短波的吸收大大降低了紫外辐射在水体的衰减,因而其光学行为和生物地球化学循环将对水体生态系统产生重要影响。CDOM在水体生态系统、水色遥感和全球碳循环研究中具有广阔的应用前景。文章综述了国内外CDOM研究现状与动态,其中包括CDOM的光吸收特性、荧光特性、光化学降解以及CDOM和DOC浓度的水色遥感,最后提出在内陆水体湖泊中开展CDOM研究的设想。     

东海典型水体的黄色物质光谱吸收及分布特征

水体中的有色可溶性有机物(又称"黄色物质")是遥感监测水质分类的主要参数之一,研究其光谱吸收性质具有重要的实际意义。东海海区受长江冲淡水等陆源输入的影响,水体浑浊,光学性质复杂,以往对该区域CDOM吸收特征的研究相对较少。利用"九○八"我国近海海洋光学调查航次数据,获得了2006-2007年四个季节东海水体样品CDOM的光谱吸收数据,建立了包括杭州湾高浑浊水体、长江冲淡水、外海水体等东海不同水体类型的CDOM光谱模型及其典型波段的吸收系数分布情况。发现近岸受陆源输入影响大的海区其光谱性质与外海有明显区别,主要体现为近岸尤其在杭州湾附近站点短波段吸收系数值非常高,而且随波长增加吸收系数曲线衰减迅速,同时还有一定的季节变化,外海站点短波段吸收值则明显要低。这反映了CDOM的陆源输入特性,愈向外受到海水的混合稀释作用愈显著,验证了CDOM可以作为近岸海水水质监测的重要参数。对该海区内CDOM的实测荧光性质进行了相关分析,结果表明CDOM荧光与吸收系数之间有很好的线性相关关系,可以作为荧光方法遥感监测该海区CDOM的有价值的参考。     

应用CDOM光学特性估算水体COD——以辽宁省盘锦市双台子河和辽东湾为例

有色可溶性有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)是水体中一类重要的光吸收物质,在水色遥感中,其光学特性主要以440 nm处的吸收系数和光谱斜率来表征,利用这些光学特性进行水环境要素遥感反演具有较广泛的应用前景.化学需氧量(chemical oxygen deman...     

水体石油类信息遥感提取模式研究

石油类是水体有机污染物中的一种,其对水体吸收系数的影响主要体现在有色可溶性有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的光吸收特性上。在水色遥感领域,CDOM光吸收特性主要用其在参考波段的吸收系数和光谱斜率来表征。利用2008年5月、2009年8月和2010年6月在辽宁省盘锦市辽河油田境内获取的CDOM吸收系数、水体表观光学特性以及石油类污染浓度等试验数据,确定表征石油类污染水体CDOM吸收光谱特性的光谱斜率;根据光谱斜率以及表征CDOM浓度的440 nm参考波段吸收系数,建立遥感反演水体石油类污染浓度的模式,并利用31个野外现场实测值对模式精度进行了验证,结果表明,该模式的相对误差为7%;将该模式应用于国产卫星环境一号遥感数据,获取双台子河及辽东湾近岸水体石油类污染空间分布图。     

大洋河河口海域有色溶解性有机物的光学特性及遥感反演模型

有色溶解性有机物(CDOM)在河口混合过程中近似呈保守行为,可作为水团运动的示踪剂.基于2009年5月6日大洋河河口海域水体调查的实测数据,对该区域CDOM光学特性及遥感反演模型进行了研究,结果表明:研究区域CDOM主要来自河流输入,成分相对较稳定,属于典型的近岸二类水体区域;波长275～295 nm的光谱斜率和波长4...     

威海市褚岛北部海域CDOM和COD分布特征遥感分析

根据2017年7月和9月在山东威海褚岛北部海域现场测量的COD_(Mn)(Chemical oxygen demand)值和水体表观光学量,结合COMS(Communication,OceanMeteorological Satellite)上搭载的传感器GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)所提供的有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)产品,利用星地同步观测数据对现有的基于遥感反射比反演CDOM的模式进行验证,确定适合该海域的CDOM浓度遥感反演模式;通过对测试海域化学需氧量与遥感反演的水体CDOM浓度相关性分析,建立利用CDOM反演COD_(Mn)的遥感模式,并将该模式应用于测试海域LANDSAT 8/OLI(Operational Land Imager)遥感图像上,获取该海域COD_(Mn)浓度专题图,基于这些专题图分析了测试海域COD_(Mn)时空分布特征。结果表明:(1)基于GOCI产品的CDOM浓度值随时间和站点动态变化大,离岸越近数值越高,同一地点水体前后相差近1 h的数值变化也较大;(2)基于LANDSAT 8/OLI遥感数据反演的COD_(Mn)浓度时间动态变化大,总体来看褚岛附近水体的COD_(Mn)含量相对较低,褚岛以北海域水体COD_(Mn)含量有所增加,褚岛西侧水体的COD_(Mn)含量较东侧水体COD_(Mn)含量来说整体偏高。     

海岸带水体光学影像图谱特征分析

影像图谱特征包括光谱特征和图型结构特征两个方面。基于Landsat 8,GF-1,ZY-3和SPOT-5等光学卫星遥感影像,本研究分析了河流/沟渠、水库、湖泊/坑塘、盐田、养殖区和近岸海域等海岸带水体的影像图谱特征,结果表明:不同类型海岸带水体的光谱特征很相似,但它们的图型结构特征差别较大,结合两者则可较容易地提取出各类海岸带水体信息。研究结果可为海岸带区域的水体遥感监测提供技术支撑,进而服务于海岸带资源环境综合调查。     

基于遥感反演的浒苔绿潮暴发对有色溶解有机物与叶绿素时空分布特征的影响

浒苔的暴发会对水体生态环境产生巨大的影响, 对此进行遥感监测具有十分重要的意义。本文基于现场同步实测的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)吸收系数、叶绿素浓度以及光谱数据建立遥感反演模型,再结合MODIS卫星影像提取山东半岛南侧近岸海域在各年份浒苔暴发前后CDOM与叶绿素浓度的时空分布特征。结果表明, 浒苔的消亡分解会在水体中产生大量的CDOM, 但浒苔的生长繁殖同样会消耗CDOM, 此外CDOM还受到浒苔暴发时期强烈的光降解作用。在各种因素的综合作用下, 研究区海域CDOM浓度在浒苔暴发时期微弱升高, 浒苔消亡后CDOM浓度则开始回落。浒苔在暴发期会抑制其他浮游微藻的生长, 使研究区海域叶绿素浓度有所降低, 而浒苔消亡后叶绿素浓度有所上升。水体中的叶绿素受多种生物地球化学因素的影响, 因此叶绿素浓度的降低与浒苔的暴发强度之间没有明确的相关性。遥感反演可以大范围快速地提取水体中各种要素的分布情况, 但就浒苔的暴发对海水中各要素的影响机制而言, 还需要结合各种生态环境因子进行综合分析。     

基于GOCI的浑浊水体上空气溶胶光学性质的反演算法（英文）

针对海岸带浑浊水体,提出了一种基于GOCI的更精确的气溶胶光学性质反演算法。这种新算法利用支持向量机(SVM)的方法分离由于浮游植物、悬浮物质及有色溶解性有机物(CDOM)产生的干扰信号,同时采用辐射传输模型(RTM)模拟辐射传输过程。这种新反演算法能够同时反演气溶胶光学厚度(AOD)及气溶胶类别。研究中对2014-2015年夏季浑浊水体上空气溶胶进行反演。反演结果与同步的AERONET实测数据及GOCI观测数据进行对比用于评估这种新方法的反演精度,结果表明在黄海浑浊水体上空这种新的反演算法比GOCI的AOD业务产品有更好的精度。     

基于神经网络模型的湛江湾水体有色溶解有机物的遥感估算

有色溶解有机物(Colored Dissolved Organic Matter, CDOM)是水体中重要的水质参数之一,是水色遥感的重要研究对象,如何构建适合特定区域的近海二类水体CDOM反演模型一直是国内外研究难点。本文利用2017年5月26～29日对南海西北部海域湛江湾20个站位采集的水样和测量的光谱资料,分析归一化遥感反射率与CDOM浓度a_g(400)的相关性,发现最大负相关系数出现在586nm处,选择580、585、590、595nm这四个波段处的归一化遥感反射率与a_g(400)建立了多元线性回归模型、BP(Back-Propagation)神经网络模型和RBF(Radial-Basis Function)神经网络模型,并与其他算法模型进行对比分析。结果发现, BP和RBF神经网络模型的平均相对误差和均方根误差均远小于多元线性回归模型和其他算法模型,神经网络模型的预测值与实测值拟合效果要优于多元线性回归模型。研究表明,神经网络模型更适合于湛江湾有色溶解有机物的遥感估算。     

三维荧光光谱及平行因子分析法在CDOM研究中的应用

文章对有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter:CDOM)三维荧光特性的研究进行了综述,指出了三维荧光光谱分析在水体CDOM特性研究中存在的优缺点;阐述了平行因子分析法在水体CDOM研究中的具体应用程序及运用此方法识别得到的水体组分;汇总了当前表征CDOM荧光特性的常用指标;总结了国内外在三维荧光光谱研究水体CDOM特性方面的进展,详述了不同类型水体中CDOM的组分特性、生物地球化学循环的研究热点以及影响CDOM三维荧光光谱特性的一些主要因素;最后,对三维荧光光谱技术在未来的发展及应用进行了展望。     

深圳市海岸带土地利用遥感监测方法探索

随着遥感对地观测技术的发展,卫星遥感在海岸带动态监测中占据愈来愈重要的地位,探索海岸带遥感监测的最佳方法,对今后的海岸带监测工作有重要的意义。文章从数据源、信息提取方法、监测频率这3个维度出发,选择深圳市两个典型的海岸带区域(人类活动频繁区域和人类活动稀少区域)作为研究区,针对两种海岸带区域寻求其海岸带土地利用遥感监测的最佳方法。研究结果表明:对于人类活动频繁区域(深圳湾北岸),数据源最好选择高分辨率ZY-3卫星影像,土地利用信息提取方法选择支持向量机分类,监测周期1~2年为最佳;对于人类活动稀少区域(大鹏湾东岸),数据源则可以选择分辨率较低的Landsat 8卫星影像,土地利用信息提取方法依然以支持向量机分类方法为最佳,监测周期则为5年。     

书海拾贝

海岸带及近海卫星遥感综合应用技术恽才兴主编海洋出版社出版《海岸带及近海卫星遥感综合应用技术》研究范围涵盖了沿海陆域、潮间带、近岸浅水水域及近海海区。全书共分十二章,研究内容涉及海岸带及近海的分区、分带,土地利用、土地覆盖分类以及卫星遥感分类;多源卫星遥感数据在不同监测对象应用中的原理、研究技术和制图方法;最后两章为水体光谱测量及地表反射率演算方法及海岸带遥感调查实例研究,供专业工作者和读者在开展遥感应用基础研究和实际调查监测工作时参考。本书共250千字,16开,定价50元,2005年1月出版发行。中朝板块层序·事件…     

珠江口海域a_g(440)遥感模式研究及应用

有色可溶性有机物质(Coloured Dissolved Organic Matter,CDOM)直接影响着海水的光学性质,为水体有机污染物含量遥感反演的基础参数之一。在水色遥感研究领域,一般用440nm波长位置的吸收系数ag(440)来表示其浓度,因而建立ag(440)遥感反演模式,对于掌握相关海域CDOM浓度的空间变化规律及进一步提取其他水环境参数具有重要的作用。利用2013年11月和2014年2月两个航次在珠江口海域现场采集的表观光学量及固有光学量数据,建立了基于HJ-1/CCD卫星传感器的ag(440)遥感反演模型,并应用于珠江口海域,得到该区域2012年1月至2014年6月晴天CDOM浓度空间动态分布图。研究结果表明:(1)现场测定的珠江口海域ag(440)在0.1~0.3m-1,且不同断面ag(440)呈现出一定的规律性变化;(2)利用现场实测数据对遥感模式估算值进行验证,计算出估算值的相对误差为9%,表明所建立模式具有较高的准确率;(3)遥感反演的CDOM空间分布数据与实测数据得到的分布特征基本吻合,整个珠江口及其邻近海域ag(440)的数值范围为0.07~0.31m-1,而且珠江口西部海域ag(440)高于中部和东部海域。     

海洋有色溶解有机物的光化学研究进展

近20a来的研究表明,海洋有色溶解有机物(CDOM)具有显著的光化学活性,其光化学反应不仅在碳、氮等生源要素的生物地球化学过程中扮演重要角色,而且还可通过改变水体的光辐射影响海洋生态系统的结构与功能.在介绍CDOM光化学基本概念、反应原理和研究方法的基础上,综述了影响光降解的因素、CDOM光化学反应的生物地球化学以及生态环境意义,指出了研究中存在的主要问题,并对今后的研究进行了展望.     

东海赤潮高发区水体光谱吸收特性分析

赤潮是海洋中一种复杂的生态异常现象。赤潮的爆发、不仅严重影响近海景观,破坏水产养殖,危害人体健康,还对海洋生态平衡造成破坏,给人类造成惨重经济损失。近年来,在我国的赤潮观测记录中,赤潮的年发生次数逐渐增加,且面积不断增大,因此,对赤潮的发生发展机理及预测治理研究是科学家刻不容缓的研究课题。 赤潮发生时,赤潮生物大量聚集,使水体颜色发生明显变化,进而赤潮水体的光谱特征发生变化,且存在差异,使利用水色遥感监测赤潮成为可能,还可以用来区分赤潮种类的不同。水体光谱的变化特性(包括吸收与散射特性)是水色赤潮遥感监测的基础,是水色遥感生物光学算法开发的重要组成部分。因此对赤潮水体进行光谱吸收特性的分析研究对于发展研究海区的水色遥感生物光学算法及赤潮遥感监测方法都有重要意义。     

基于遥感图像增强的海岸线提取方法

在人类活动和自然环境的影响下,海岸带长期处于变化状态,准确提取和实时监测海岸线变化对我国海岸带的利用与开发具有重要意义。文章利用Landsat TM遥感图像和ERDAS IMAGINE遥感图像处理软件的监督分类和图像增强方法,提出两种海岸线获取方法,完成海岸线的自动提取,实现海岸带的大面积同步和动态监测。     

西太平洋秋季130°E断面有色溶解有机物的分布特征及光降解行为研究

对2018年秋季西太平洋130°E断面上层水体有色溶解有机物(CDOM)的光学特性及光降解行为进行了研究。结果表明,西太平洋上层水体CDOM的吸收系数a(320)变化范围为0.025～0.64 m?1,平均值为(0.20±0.08) m?1;a(320)在表层相对较低,主要与表层CDOM的光漂白去除有关;在100～200 m水层较高,主要与次表层的生物活动有关。利用三维荧光光谱?平行因子分析技术,识别出两种荧光组分:类酪氨酸组分C1和海洋类腐殖质组分C2。C1主要源于棉兰老冷涡?上升流所带来的营养物质对浮游植物生产活动和微生物活动的促进作用;C2主要源于黑潮所带来的海洋类腐殖的输入。光化学降解实验发现,CDOM吸收值的损失主要发生在紫外波段;光照60 h后,类酪氨酸组分相较于海洋类腐殖质组分更易发生光降解;且光降解是西太平洋海域CDOM的重要去除途径。     

水体主要成分对表观光学量的影响

遥感反射率是水色遥感中很重要的表观光学量,它和水中色素物质含量有很密切的关系,尤其是在二类水体中,对研究和反演水色3要素：浮游植物色素、总悬浮物、可溶性有机物的浓度起着很重要的作用。通过对分析模型进行模拟分析,同时利用2003年春季黄东海试验的实测数据,对3要素不同含量和相应的遥感反射率之间的关系进行初步探讨,得出一些结果。     

基于航空高光谱数据的近岸水体信息提取

近岸水体与人类生产、生活密切相关,航空高光谱遥感以其高分辨率、灵活等优点在环境监测中颇具潜力,尤其是在近岸水色、海岸带环境的实时监测中更具优势。基于与中国海监南海航空支队合作开展的航空高光谱遥感飞行实验资料,以湛江东海岛陆海区域为例,开展该海域水体遥感信息提取及分类研究。以不同地物遥感反射率信息为特征,通过光谱信息直方图进行了该海域水体信息提取方法探索。研究结果表明,湛江港及近海水体与陆地在近红外区域有较大区分度,直方图统计获得的最佳分离阈值可以很好地提取水体信息,但在水陆交界区域提取精度较低。在近红909.7 nm处,遥感反射率分割阈值为10.27%,水体提取精度为84%,kappa系数为0.686 2。