BP人工神经网络在渤海湾叶绿素预测中的应用

利用误差反向传播(BP)人工神经网络模型建立了天津赤潮驴驹河赤潮监控区各种理化因子与叶绿素-a之间的映射关系.模拟结果表明,该模型能够较好的反映各种理化因子与叶绿素-a浓度之间的非线性对应关系,可间接地用于该地区的赤潮预测.     

日光诱导叶绿素荧光辐射传输模型研究进展

日光诱导叶绿素荧光(SIF)是指示植被光合作用过程的无损探针,在不同时空尺度上对植被进行SIF的观测可以反映植被的实际光合作用及生理状态。然而在观测、分析和利用SIF的过程中,仍存在很多不确定因素。SIF的发生具有较为复杂的机理,从机理出发理解SIF与植被结构的相互作用,并分析影响SIF激发的主要因素将有助于更好地理解SIF与光合作用以及生物量的内在联系。因此,植被SIF辐射传输模型在解释和利用SIF遥感信号方面具有重要的作用。植被SIF信号相对较弱,且受环境、植被和生理等多种因子的影响,需要定量化描述,这为SIF辐射传输模型的构建带来挑战。近年来,大量学者已经发展一系列SIF辐射传输模型,为SIF遥感的发展提供了坚实的理论基础。本文回顾了叶片、冠层和生态系统尺度的SIF模型,从建模机理出发,对比模型优劣势,并对未来SIF模型的发展前景进行了展望。     

青藏高原草地生态系统光合活性温度限制的时空变化分析

光合作用是地球系统季节性碳、水和能量循环的重要组成部分,这一特征是植物适应特定环境条件进化过程的结果。青藏高原的气候变化改变了植物生长的气候制约状态,然而温度约束及其变异性在光合活性研究中所起的作用还知之甚少。本文基于“最小因子法则”提出一种新的研究青藏高原草地生态系统温度限制变化的框架,利用日光诱导叶绿素荧光（solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF）数据集和气候数据集,研究发现青藏高原草地生态系统大部分地区（87.09%）受温度限制越来越弱。本研究为青藏高原草地生态系统中气候因素制约草地光合活性的复杂机制提供了一个简洁而现实的框架。     

基于环境小卫星数据反演太湖叶绿素含量

以太湖为研究对象,根据环境一号卫星数据和实测得到的水面叶绿素a浓度,利用ENVI软件对太湖地区进行校正和裁剪等有关处理并获取光谱信息与实测叶绿素含量来进行建模选取,最后对模型反演结果进行对比并做精度验证。选取了遥感影像成像叶绿素a浓度值,对得到的58个样本进行分析,从样本随机选取2/3的数据用于建模,剩下1/3数据用于模型验证,得到了37个建模样本和20个验证样本,通过验证说明,本文所建立叶绿素a浓度反演模型具有较高的精度。     

基于高光谱遥感反射比的太湖水体叶绿素a含量估算模型

旨在寻找叶绿素a的高光谱遥感敏感波段并建立其定量估算模型。通过对太湖水体的连续监测，获得了从2004年6月到8月3个月的太湖水体高光谱数据和水质化学分析数据。利用实测的高光谱数据分析计算太湖水体的离水辐亮度和遥感反射比；然后，通过相关分析寻找反演叶绿素a浓度的高光谱敏感波段，进而建立反演太湖水体叶绿素a浓度的高光谱遥感定量估算模型，并用相关数据对模型进行精度分析。研究发现，水体的遥感反射比光谱在719nm和725nm存在两个峰，其中719nm处的峰更明显且稳定。通过模型的对比分析，发现用这两个峰值处的遥感反射比参与建模可以提高叶绿素a的估算精度；并且认为由反射比比值变量R719／R670所建立的线性模型对叶绿素a浓度的估算精度最理想。     

基于叶片光谱的森林叶绿素浓度反演研究

准确估测森林叶片叶绿素浓度有助于进一步理解和模拟森林生态系统。基于江西省千烟州试验区主要树种光谱数据和相应叶绿素浓度等化学参量数据,使用高光谱指数和偏最小二乘(PLS)回归方法进行森林叶绿素浓度的反演,对具代表性的几种叶绿素相关的光谱指数进行反演能力评价,构造出表征叶绿素吸收特征的叶绿素吸收面积指数(CAAI),发现TCAR I(改进型的叶绿素吸收比率指数)和CAAI能较好地估测试验区森林主要树种的叶绿素浓度。针对叶片生化参量之间强相关现象,首先使用了叶片生化参量吸收特征分析方法,选定特定波段。然后对叶绿素浓度进行PLS回归估测,并从PLS获得估测模型的结果来评价和解释几种高光谱指数的叶绿素反演能力。     

基于半分析算法的香港邻近海域叶绿素a浓度反演

为进一步了解香港近海水体特性及监测其水质状况,根据2001年3-5月在香港临近海域调查取得的实测资料,对该海域水体光谱进行解析,开发该海域叶绿素a浓度与色素吸收系数aph(675)的经验模型,具有较高相关性;用剖面数据外推及水体光谱模拟方法完成对水下表面遥感反射率光谱的推导;进而建屯反演低浓度区叶绿素a浓度的半分析算法,反演结果与实测值比较平均相对误差为45%,均方根差0.933,相关系数0.78,误差主要来源于外推演算及散射模型.结果表明该算法在低悬浮物低叶绿素浓度区域有一定适用性.     

丹江口水库叶绿素a浓度的时空特征及影响因子分析

2017年5月—2019年10月,对"南水北调"中线水源水库——丹江口水库库区水体7个监测位点、0～20 m间4个水层的垂向叶绿素a (Chl.a)浓度与水质因子进行了季度性调查,以期了解不同位点、不同水层Chl.a分布的主要驱动因子.结果表明,丹江口水库各位点营养状态指数(TSI)均为中营养化状态.水体Chl.a浓度具有逐年增加的趋势,且极高值有逐渐增加的趋势.营养盐和Chl.a浓度均存在较大的空间异质性,入库区具有较高的总磷和氨氮浓度,汉江库区具有最高的Chl.a浓度,源头污染源控制和监测仍然是丹江口水库管理的重中之重.不同位点Chl.a浓度的驱动因子存在较大差异,汉江入库和大坝区Chl.a浓度分别受到硝态氮和p H的影响,而出水口大坝位点主要受到了水深、水温和氨氮的影响.丹江入库区Chl.a浓度受到了水深、氨氮、总磷和水温的影响,但丹江库区表现出了与其他生态区较大的区别,其Chl.a浓度主要受到水深和有机质输入的影响.因此,对丹江口水库各位点的管理,应该分不同生态区采取针对性的管理措施.本研究旨在为南水北调中线工程可持续的生态调度提供基础生态数据支持,为完善水库水源地的有效管理提供理论支撑.     

洱海叶绿素a浓度的季节动态和空间分布

2010年5月至2011年4月,对洱海叶绿素a的季节动态、空间分布及其与环境因子的关系进行研究.结果表明,水体中叶绿素a浓度存在明显的季节变化,其变化范围为4.11~24.30μg/L,年平均值为10.4±6.5μg/L,最小值出现在2011年3月,最大值出现在2010年9月.叶绿素a浓度在夏、秋季较高,冬、春季较低.在空间变化上,叶绿素a浓度在南部湖区最大,其次是北部湖区,中部湖区最低.Pearson相关系数和主成分分析表明,洱海叶绿素a浓度在不同湖区中与水温和透明度均呈极显著相关.总氮在北部和南部湖区与叶绿素a浓度均存在一定的相关性,而总磷与叶绿素a浓度在南部湖区存在一定的相关性.根据修正的卡尔森营养状态指数,洱海综合TSI值为50.6,水质处于中营养状态.     

水网藻附着对亚洲苦草光合特性的影响

运用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定附着了水网藻的亚洲苦草(Vallisneria asiatica)叶片的荧光参数和快速光响应曲线.在水网藻主要附着的苦草叶片上部,15 d后Fv/Fm显著下降,光系统(PS)的光化学效率显著降低;附着水网藻的叶片通过热的形式耗散掉的能量极显著增加(P＜0.01),有效荧光产量、光化学淬灭系数和相对光合电子传递速率(rETR)、Chl.a、类胡萝卜素(Car)、Chl.a/Chl.b和Car/Chl.a均显著降低;在快速光响应曲线中,当光照强度高于104 μmol/(m2·s)后,随光照强度的增加,附着水网藻的苦草叶片的rETR显著低于对照,光合作用能力下降;且其饱和光强为248μmol/(m2·s),显著低于对照叶片的685 μmol/(m2·s),表明水网藻附着苦草叶片后导致叶片光响应能力显著下降.