海岸带复杂水体水质遥感反演与应用 ——以杭州湾区域为例

论文摘要

杭州湾区域包含了多种典型的复杂水体,其水质不仅受到自然现象、工业、农业、旅游业、城市化活动以及人口增长等诸多影响。本研究重点关注研究区域水体的两项重要水质参数,TSM（总悬浮物）和CDOM（有色溶解有机物）,它们在水生环境中发挥着关键作用。本文现场测量了杭州湾区域的TSM,CDOM吸收系数和水体遥感反射率光谱,并综合Landsat-8图像,对CDOM和TSM的吸收系数与遥感反射率之间的关系进行研究。进而分析不同地区水体的光谱特征和TSM反演适用高光谱范围,分析CDOM反演困难原因。在杭州西湖地区,测试不同的大气校正模型在Landsat-8卫星数据上的表现情况,发现6S大气校正模型有着良好的校正结果;并反演野外采样光谱TSM和CDOM吸收系数的所有可能波段组合,发现对于CDOM而言,模型效果并不好。而对于TSM而言,最佳函数形式是指数形式,最佳模型输入是Band1/Band2,Band1最佳波段范围是600～720 nm波段,Band2最佳波段范围是500～535 nm波段。通过将Landsat-8波段范围和最佳波段组合范围进行比较,发现Landsat-8最佳波段组合是红波段与绿波段,Landsat-8的TSM遥感反演模型是ap（440）=51.17·e-7.75x,x=（OLI3-OLI4）/（OLI3+OLI4）。在构建Landsat-8 区域反演模型后,应用于遥感影像上,分析由遥感影像得出的TSM和CDOM空间分布特征,发现各个区域中,主湖区域中TSM吸收系数较高,北里湖次之,西里湖最小;而空间分布上,TSM吸收系数从北到南逐渐减小;时间分布上,TSM浓度的月变化是1月至4月减少,9月至1 1月增加,5月至8月在西里湖,主湖和北里湖地区波动。而在年维度上,西湖年平均TSM整体比较稳定。结合驱动因子进行细致分析,发现研究区域的旅游人口和TSM吸收系数存在正相关,而降雨量和TSM吸收系数相关性不显著。在舟山水域评估野外采样光谱估算TSM和CDOM的最优反演算法的模型适用性,发现在舟山区域,无论是水库还是海域,反演TSM的最优经验模型是波段相除的指数函数模型。并且建议使用绿色,红色或近红外波段对TSM进行遥感反演。但对于CDOM反演而言,经验模型得出的结果适用性并不好。通过对西湖,舟山水库,舟山海域的光谱对比发现,其在570 nm,670 nm,700 nm,820 nm,存在不同的光谱特征,这和水体内部物质密切相关。TSM模型适用性较高,但CDOM反演依旧困难。CDOM反演依旧是需要进行进一步研究的工作。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 选题背景
•     1.1.1 TSM介绍
•     1.1.2 CDOM介绍
•     1.1.3 卫星遥感
•   1.2 水色遥感研究现状
•   1.3 研究目的和意义
•   1.4 水色遥感理论与遥感数据简介
•     1.4.1 水色遥感反演经验统计模型
•     1.4.2 陆地卫星Landsat-8
•   1.5 研究内容、技术路线及创新点
•     1.5.1 研究内容与技术路线
•     1.5.2 创新点
•   1.6 论文的组织结构
• 2 数据与方法
•   2.1 研究区域
•   2.2 数据搜集与处理
•     2.2.1 实地采样
•     2.2.2 遥感影像搜集
•   2.3 遥感反演算法及精度评价
•     2.3.1 高光谱算法开发与评估
•     2.3.2 Landsat-8算法开发与评估
• 3 基于Landsat-8遥感反演西湖TSM和CDOM
•   3.1 实测水质和光谱
•   3.2 影像处理和大气校正对比
•   3.3 确定CDOM和TSM最佳函数形式和模型输入
•   3.4 TSM模型确定最佳波段范围
•   3.5 TSM模型确定Landsat-8反演最优模型
•   3.6 TSM最佳模型误差分析
•   3.7 TSM反演算法Landsat-8影像上应用
•   3.8 TSM时空变化和驱动因素
•   3.9 降水对TSM的影响
•   3.10 小结
• 4 基于高光谱数据遥感反演舟山水域TSM和CDOM和模型适用性评估
•   4.1 实测水质和光谱
•     4.1.1 舟山本岛水库
•     4.1.2 舟山海域
•   4.2 舟山水库和海域模型反演
•     4.2.1 舟山水库模型反演
•     4.2.2 舟山海域模型反演
•   4.3 TSM模型确定最佳波段范围
•     4.3.1 舟山水库TSM模型
•     4.3.2 舟山海域TSM模型
•   4.4 模型推广适用性评估
•     4.4.1 杭州湾区域水域实测数据分析
•     4.4.2 CDOM和TSM反演模型适用性分析
•   4.5 小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄李童

导师: 朱渭宁

关键词: 遥感,总悬浮物,有色溶解有机物,经验模型

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 浙江大学

分类号: X55;X87

总页数: 70

文件大小: 4729K

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