悬浮泥沙浓度遥感反演模式研究

利用野外采集的悬沙样品配置不同粒径和浓度等级的悬沙水样,进行实验室光谱测量,分析悬沙水样的光谱特征及其反射率与粒径之间的关系。根据实验结果选取泥沙浓度和粒径的敏感波段,建立了敏感波段模型和主成分模型。结果表明,主成分分析法能大量获取多通道悬沙水体光谱反射率信息,模型的反演能力优于敏感波段模型。     

利用混合光谱分解估测珠江口悬浮泥沙浓度

利用遥感技术估测水体中的悬浮泥沙的浓度已经成为一门成熟的技术,但将其应用于河口地区悬浮泥沙的监测仍然存在一些限制。限制之一是遥感数据（例如MODIS）的空间分辨率太低,不适合应用于河口等狭小水域的监测。相比较而言,Hyperion高光谱遥感数据有196个波段,覆盖400-2500nm的光谱范围,光谱分辨率为10nm,空间分辨率为30m,其高光谱分辨率及高空间分辨率,显示了其在河口水体悬浮泥沙遥感中的巨大潜力。利用2006年12月4号的Hyperion数据、同步实测的高光谱数据及悬浮泥沙浓度数据,对珠江口海域悬浮泥沙浓度进行了研究。利用混合光谱分解模型计算了珠江口悬浮泥沙浓度的分布。分析结果表明,混合光谱分解模型可以作为遥感监测水体悬浮泥沙浓度的定量模型。     

利用遥感反演悬浮泥沙浓度的方法研究

在总结国内外悬浮泥沙遥感监测的基础上,以长江南京段水域为研究区,对实测的水体光谱值与悬浮泥沙浓度回归分析,建立了悬浮泥沙浓度遥感反演模式。     

莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度变化规律及输运机制

根据2015年6月莱州湾西南部海域5个站位大小潮25 h海流连续同步观测及悬浮泥沙取样资料,分析了研究区悬浮泥沙浓度的时空变化规律;结合通量机制分解法,研究了悬浮泥沙输运机制,并探讨了悬浮泥沙浓度变化的影响因素。结果表明,莱州湾西南部海域悬浮泥沙浓度整体具有由北向南逐渐减小、由表层向底层逐渐增加的趋势;底层悬浮泥沙浓度在涨、落急时段出现峰值;潮周期内悬浮泥沙输运表现出不对称性,并且平流输运在悬浮泥沙输运中起到主导作用;水动力是影响悬浮泥沙浓度变化的主要因素,悬浮泥沙浓度与流速变化基本呈正相关关系,但浓度峰大多滞后流速峰1~2 h。     

夏季庙岛海峡海域悬浮泥沙浓度时空变化及其对潮流的响应

根据庙岛海峡附近海域6个站位的大潮和小潮期海流资料和悬浮泥沙浓度等实测资料,分析了庙岛海峡附近海域悬浮泥沙时空分布及变化规律,并初步探讨了潮流对悬浮泥沙浓度的影响。结果表明,在水平方向上,庙岛海峡处悬浮泥沙浓度较大,周边深水区浓度较小;在垂向上,悬浮泥沙浓度呈现从表层至底层逐渐增加的规律。在时间序列上,研究区悬浮泥沙浓度大潮期较大,小潮期较小;悬浮泥沙浓度随时间呈现明显的周期性变化,大潮期悬浮泥沙浓度变化周期主要集中在6~8 h,小潮期各站均存在4~6 h和6~8 h两类尺度变化周期。悬浮泥沙浓度随着潮流流速的增大而增加,但是悬浮泥沙浓度的最大值较流速峰值存在1~2 h的滞后;由于再悬浮作用、水体层化和表中层落淤的原因,悬浮泥沙浓度对流速的响应表现为底层对高流速的响应比较明显,表层对低流速的响应比较明显。     

声学悬浮泥沙观测系统的研制和应用

为观测水中悬浮泥沙的浓度剖面、监测水中污染物及研究近岸海区泥沙的迁移和沉积,研制了声学悬浮泥沙观测系统(ASSM).总结了设计时主要技术参数的确定及解决关键技术的方法。应用此系统观测长江口悬浮泥沙,得到典型悬浮泥沙浓度剖面。     

烟台西部近岸海域冬季悬浮泥沙浓度时空变化及其输运特征

基于2017年12月在烟台港近岸海域6个站位大、小潮期的海流和悬沙同步观测资料,分析了悬浮泥沙浓度的时空变化规律,利用悬浮泥沙通量机制分解方法计算了研究区的悬浮泥沙输运通量,并初步讨论了潮流作用下悬浮泥沙的输运机制。结果表明,研究区各站位悬浮泥沙含量大潮期大于小潮期;大潮期各站位悬浮泥沙浓度多出现2~4个峰值,小潮期各站位悬浮泥沙浓度变化较为复杂,其规律性较弱;悬浮泥沙变化一般滞后于流速变化1~2 h。从平面分布上来看,研究区大潮期各站位悬浮泥沙浓度差异较大,小潮期差异较小;垂向上,大小潮期各层位悬浮泥沙含量变化不大,层化现象较弱。研究区水体的平流输运项主导着这一区域的悬浮泥沙输运,垂向净环流项起辅助作用,其他输沙项的贡献很小,研究区悬浮泥沙净输运方向与余流方向大致一致。大潮期垂向净环流项对悬浮泥沙输运的贡献略大于小潮期,小潮期平流输运项对悬浮泥沙输运的贡献略大于大潮期,大小潮变化对研究区泥沙输运影响显著。     

悬浮泥沙浓度与光谱反射率峰值波长红移的相关关系

高浓度悬浮泥沙遥感是我国特殊研究课题之一。国外在此领域的工作主要是对低浓度悬浮泥沙的研究。目前国内大量使用美、日、法等国的卫星遥感资料。因而如何解决我国高浓度悬浮泥沙遥感信息的定量分析是必须予以重视的问题。本文对黄河悬浮泥沙所做的波谱特性实验进行了研究,发现随着悬浮泥沙浓度的增加,其光谱反射率峰值波长向长波方向漂移。由此全面分析了黄河水体泥沙含量从7.97mg/dm³到2324.8mg/dm³的光谱反射率曲线,并建立了悬浮泥沙浓度SSC与反射率峰值发生波长λ_Rmax的数学模式,本文结果对高浓度悬浮泥沙遥感信息的提取有直接应用价值,并可作为我国卫星传感器通道设计的理论依据。     

河口及浅海环境中细颗粒悬浮泥沙长期输运过程研究

本文首先提出了一个细颗粒悬浮泥沙的动力学判据。文中研究了悬浮泥沙颗粒的输运过程,并导出了细颗粒悬浮泥沙的长期输运方程。研究结果表明,细颗粒悬浮泥沙的长期输运过程是由拉格朗日余流控制的。最后结合实测资料讨论了本文结论的合理性。     

基于神经网络的长江口深水航道海域悬浮泥沙浓度研究

航道治理和维护的核心问题为泥沙问题。在充分分析遥感和遥测数据的基础上,利用BP神经网络方法对长江口深水航道海域悬浮泥沙浓度进行了研究。当隐含层神经元个数为8时,预测效果最好,网络的RMSE仅为0.102,网络的拟合度达到0.899。预测的最大相对误差为28%,最小相对误差为6%,总的相对误差为21.5%。     

海底输水管道敷设过程中悬浮泥沙对海洋环境影响的数值研究

海底管道敷设过程中产生的悬浮泥沙会对工程海域的水质和海洋生物造成影响.建立了2D悬浮泥沙输移模型,结合水动力模型,对舟山市临城至虾峙岛、六横岛输配水工程中海底管线敷设引起的悬浮泥沙的输移规律进行模拟研究,预测悬浮泥沙的影响程度和范围,为海洋环境影响评价提供依据.计算结果表明:1号工段管道敷设对海水水质影响最大,2号工段...     

闽江河口洪季悬浮泥沙特征及输运过程

根据2007年闽江河口两个站位洪季大潮的同步观测资料,分析了闽江河口潮周期内悬浮泥沙的分布特征、底质再悬浮特征以及悬浮泥沙的输运过程和机制.研究表明:闽江河口悬浮泥沙粒级组成上以粉砂为主,分选较差,粒级偏向粗颗粒一侧,单峰分布;梅花水道悬浮泥沙浓度波动较大,再悬浮作用明显;第一个潮周期内涨潮流在输运过程中的作用更为明显,平均流、斯托克斯漂移效应、潮汐捕集作用和垂向潮振荡引起的剪切扩散是引起闽江河口悬浮泥沙输运的重要因素.     

长江口水体表层悬浮泥沙时空分布对环境演变的响应

基于1974-2009年15个时相的陆地卫星影像,采用Gordon模型在长江口地区开展了悬浮泥沙浓度反演研究。对反演结果的时空分布规律分析表明:近40 a来长江口悬浮泥沙浓度最大下降幅度达40%;悬浮泥沙浓度演化规律与长江口来沙量变化规律具有较好的相关性;曲线拐点与2003年的长江截流、2006年三峡水库蓄水等重大工程事件吻合良好。在忽略波浪、地形等影响因素的情况下,在长时间跨度范围内,遥感技术反演的长江口悬浮泥沙浓度对长江流域环境变迁与人类水利工程活动响应敏感,较好的揭示了环境的变迁。     

茂名海域水体表层悬浮泥沙浓度时空分布特征的遥感分析

利用Gorden关系式,从茂名海域的多时相卫星影像定量反演了表层悬浮泥沙浓度的时空分布特征。经近期该海域实测悬沙资料验证表明,茂名沿海水体表层悬浮泥沙浓度偏低,一般低于200 mg/L;表层悬浮泥沙浓度在空间尺度上由岸向海呈带状分布,并逐渐降低,其中-1 m以浅区悬沙浓度最高,一般可超过100 mg/L,-10 m以深区浓度最低,一般低于20 mg/L。此外,沿海水体表层悬沙浓度往往在冬季高于夏季,大风天气高于平常天气。     

高浓度悬浮泥沙的声学观测

在分析高浓度悬浮泥沙的声衰减机理和进行实验研究的基础上,研制了两种型号的超声波观测仪器(UBD-500/1500超声重度计)用于悬浮泥沙浓度剖面的连续和实时观测,并且已经在长江口航道的浮泥探测、黄河小浪底水库的泥沙观测中得到应用.讨论了测量原理和仪器的设计、标定等问题.这种基于声衰减测量原理的观测仪器的主要优点是标定简便和稳定,含沙量观测范围为10～800kg/m3,标定后的测量误差可达±5%(F.S).     

海域环境对悬浮泥沙扩散影响的敏感性分析

通过建立二维潮流和悬浮泥沙扩散输移的数学模型,模拟恒定点源下,悬浮泥沙在不同本底含沙量和不同水深条件下的扩散状况,探讨悬浮泥沙扩散对影响参数的敏感性。结果表明:在研究悬浮泥沙扩散影响范围时,无本底含沙量的扩散影响范围最大;本底含沙量越大,扩散影响范围越小;本底含沙量对扩散低浓度增长区的影响大于高浓度增长区;水动力相似条件下,水深增大,悬浮泥沙扩散影响范围将减小;相对于本底含沙量,水深对悬浮泥沙扩散的影响更大。     

钦州湾悬浮泥沙特征

钦州湾由于湾内外特殊的海洋动力、泥沙来源和地形地貌条件,导致海湾悬浮泥沙特性存在较大差异。通过2007年和2010年钦州湾13个站位的实测悬浮泥沙含沙量数据,总结了钦州湾的泥沙来源,分析了钦州湾悬浮泥沙的空间分布特征、运移趋势和输沙能力。研究结果表明,钦州湾泥沙主要来自河流输沙、海向来沙及岸滩侵蚀;水体含沙量最大值空间分布整体表现出"外湾 > 内湾 > 湾颈"的特点,平均值由内湾到外湾逐渐减小;水体垂向平均含沙量最大值出现层位不同,内湾表底层平均含沙量趋于一致,但中层略大,而外湾由表层至底层存在渐进变化;潮流强度、地形特征及泥沙来源是影响悬浮泥沙空间分布的主要因素;悬浮泥沙输运主要受潮流控制,输沙强度呈"湾颈 > 外湾 > 内湾"特点,总体输沙趋势由湾顶向湾外、沿落潮流由北向南输运。     

基于Landsat8数据的舟山群岛海域悬浮泥沙浓度遥感研究

文章利用舟山近岸海域实测水体光谱及泥沙浓度数据,分析光谱反射率与悬浮泥沙浓度的相关性,并结合Landsat8遥感数据进行该海域的悬浮泥沙浓度遥感反演。研究表明：随着水体悬浮泥沙浓度的增加,各波段的反射率相应增加,且不同波段的增幅有明显不同,水体光谱曲线存在“双峰”现象;Landsat8遥感数据的波段4与波段3的比值与悬浮泥沙浓度的相关性较好;舟山群岛海域总体处于高泥沙浓度的状态,岛屿近岸悬浮泥沙浓度明显高于开阔水域,岛屿周围的悬浮泥沙浓度呈现“西高东低”的格局;一元二次方程模型（二次模型）对舟山海域水体的悬浮泥沙浓度反演精度较其他模型（线性模型,对数模型,指数模型,幂指数模型）高;Landsat8遥感数据可用于舟山海域悬浮泥沙浓度的监测。本研究成果能为近岸海域港口建设、航道安全、环境监测等研究提供数据支持。     

基于GF-1号的舟山近岸悬浮泥沙浓度反演研究

文章利用舟山近岸实测光谱数据和国产卫星GF-1号宽视场成像仪(WFV)遥感数据,反演该海域悬浮泥沙浓度。结果表明:(1)线性模型和二次模型相比,二次模型的精确度略高于线性模型,但对于悬沙低浓度区,反演误差过大,故线性模型更适用于舟山近岸水体悬浮泥沙浓度反演;(2)GF-1号B2和B3是悬沙浓度变化的敏感波段,B3/B2波段组合的线性模型反演效果较好;(3)GF-1号遥感数据能够较理想地实现定量反演近岸水体的悬浮物。     

声学悬浮泥沙观测数据现场定标研究

用声学设备探测水体中悬浮泥沙浓度及其变化的关键问题是对观测数据进行标定。通过分析在长江口海域现场观测得到的声学后向散射强度数据和水样泥沙实测值,提出了三种将声学观测数据转换为泥沙浓度的现场标定方法。结果表明,采用特征时刻标定所得数据与实际值相比离散性较小,统计误差约为20%.该方法比同步采水标定更为简便实用。