基于Landsat8数据的东道海子叶绿素a的遥感反演和监测研究

水质监测是水质评价与水污染防治的主要依据,而叶绿素a是进行水质监测最重要的参数之一。为了研究东道海子叶绿素a的多光谱波段分析技术,形成具有可操作性的中低分辨率多光谱水质遥感监测方法和技术,本文以Landsat8 OLI为数据源,研究叶绿素a的光谱特征,确定叶绿素a遥感定量监测的最佳波段,并结合地面实测数据,建立叶绿素a的遥感估测模型,同时对模型进行精度评价和应用;采用Carlson营养状态指数(TSI)方法,以叶绿素a浓度为指标,进行湖泊水体营养状况评价。结果表明:Landsat8 OLI数据的700 nm~800 nm波段适合用来监测内陆水体中叶绿素a浓度,尤其是叶绿素a浓度较高的水体;Landsat8数据11个波段中,前5个波段适合用来反演水体中的叶绿素a浓度,得到最佳的回归模型;从叶绿素a浓度及富营养化空间分布上看,东道海子中游区域的分布均明显大于上游和下游区域,总体上由南向北逐渐减小;从时间上看,东道海子水质呈好转趋势,中下游区域好转尤为明显。该研究结果对内陆湖泊水质持久监测提供有效手段。     

支持向量机在水质遥感中的应用初探

支持向量机(Support Vector Machine)是建立在统计学习理论基础之上,研究有限样本情况下的机器学习问题的一种新方法,该方法在解决小样本、非线性问题中具有许多优势.本研究以现场监测和MODIS遥感数据为基础,应用SVM方法构建出太湖叶绿素a的反演模型,研究表明,该方法在水质遥感领域的应用具有良好的可行性和有效性,其预测结果也与太湖叶绿素a的实际分布相吻合.     

基于Landsat-8数据的博斯腾湖透明度反演

透明度是湖泊水体重要的物理参数之一,是水体光学组分的综合反映,对研究湖泊生态环境具有重要科学意义。目前,利用遥感技术手段对博斯腾湖进行大范围、连续的水透明度监测研究相对较少。基于湖泊透明度实测值、对应点的光谱数据和Landsat-8遥感影像,分析透明度敏感波段及其组合,建立博斯腾湖水体透明度遥感反演模型。实测光谱分析结果显示波段比值运算和和差组合运算的敏感性较高,相关系数可达0.8以上;Landsat-8 OLI遥感数据分析结果得到波段比值(近红外波段和蓝色波段的比值)的敏感性较高,相关系数可达0.7;基于OLI近红外波段B5和蓝色波段B1比值的线性模型反演效果最好,精度较高,且稳定性较好。博斯腾湖透明度在200 cm左右,透明度由西向东先升高再降低,呈带状分布。     

新疆内陆河城市段涉水环境风险重点企业三维荧光光谱特征分析

为获得排污企业稳定的三维荧光光谱特征(荧光峰类型、强度、位置等),利用三维荧光技术分析西北某内陆河流城市段主要工业企业污水的荧光光谱特征。研究结果表明:各企业未处理的污水均存在类色氨酸T峰(Ex/Em=225～237/320～380 nm及Ex/Em=275/320～380 nm),大部分存在类腐殖质荧光峰A峰(Ex/Em=237～260/400～500 nm,300～370)和C峰(Ex/Em=300～370/400～500 nm),酵母产品加工企业与乳制品企业有类络氨酸B峰(Ex/Em=260～290/300～310 nm及Ex/Em=275/310 nm);各企业处理后水体的DOM荧光峰和荧光强度均明显下降,污水处理前、后各荧光峰位置也发生了变化。城镇生活污水厂从进水到曝气环节水体DOM以类蛋白荧光峰为主,出水以类腐殖酸荧光峰为主;经过水解酸化后T峰强度提高,在曝气阶段各峰荧光强度明显下降;水体中COD、TN、NH_3-N以及TOC等指标与DOM中类蛋白荧光组分具有较好的相关关系。     

基于GF-1号卫星的龙江水库水环境遥感监测适宜性

研究基于GF-1(高分一号)卫星2014~2016年高分影像资料,对四川省资中县龙江水库开展卫星遥感监测,通过对叶绿素a、透明度、悬浮物3种水质参数进行反演,并结合实地调查和环境监测,分析可能存在的污染区域和相关指标及其相关性。结果表明卫星遥感监测可为龙江水库的水质监测、富营养化监管提供参考。但是,要提高遥感监测的准确度和精确度,需要优化相关参数、构建总氮总磷等关键指标的反演模型,以及未来传感器的改进和遥感科学的发展。     

水中典型致臭藻类培养浓度与吸光度、浊度关系探讨

颤藻(Oscillatoria Vauch.)和硅藻(Hantzschia amphioxys)是常见的导致地表水体臭味的藻类,本文分别对颤藻和硅藻培养液的吸光特性等进行了研究。经过光谱扫描发现,颤藻和硅藻在紫外区均无明显吸收峰;颤藻液在可见光区波长为420、440、625和675nm处有吸收峰,硅藻液在420和675nm处有吸收峰,颤藻液的吸光特性优于硅藻。研究发现,在一定浓度范围内,培养液中藻浓度与吸光度均成正比;本文同时探讨了培养液中藻浓度与浊度的关系,两者为线性关系;研究结果表明吸光度或浊度可准确反映培养过程中的藻浓度。     

基于BP神经网络模型在珊溪水库水华预测中的应用

在珊溪水库藻类暴发期间应急监测数据的基础上,建立pH值、高锰酸盐指数、总氮、总磷、叶绿素a数据矩阵。运用MATLAB R2015b GUI可视化界面模块,将应急监测数据样本空间分为训练样本、验证样本、测试样本,建立珊溪水库BP神经网络模型,预测了珊溪水库藻类暴发期间叶绿素a浓度。BP神经网络建模结果显示:输出数据与实测数据相关系数0.978,平均相对误差-0.19%,标准方差18.54%,模型稳定性较好,叶绿素a预测结果符合预期。BP神经网络预测模型为珊溪水库饮用水水源地环境保护提供了科学依据。     

湖泊水面温度遥感定量反演研究综述

湖泊水面温度与藻类生长密切相关,通过获取水体表层温度信息来监测湖泊水面温度时空动态变化,对于蓝藻水华预警监控具有重要意义。湖泊水面温度遥感定量反演的理论方法与反演地表、海洋表面温度基本相同。本文在介绍遥感反演地表温度原理的基础上,总结了国内外基于热红外波段反演水体表面温度的单窗算法、劈窗算法、多通道算法等几种常用方法,重点分析了各算法的优缺点和反演的主要难点,并对今后在内陆水体藻华预测顸警等方面的应用趋势进行了展望。     

网络版摘要

白洋淀夏季叶绿素a与环境因子的相关性研究 白洋淀 草型湖泊 叶绿素a 环境因子 相关性 采用回归统计方法分析白洋淀水产养殖区水质监测数据，研究白洋淀浅水草型湖泊夏季水体叶绿素a与环境因子的相关性，建立相应的回归方程。研究表明，白洋淀浅水草型湖泊水体叶绿素a含量与水温、pH、DO、COD、高锰酸盐指数呈显著正相关；叶绿素a与NH4^＋-N、NO3^-／-N呈负相关，与NO2／-N无明显相关，与TN无显著正相关；而叶绿素a与TP呈一定的正相关，白洋淀浅水草型湖泊可能是磷限制性湖泊。     

QuickBird影像融合最佳波段选择及不同融合方法质量评价研究

分析了QuickBird多光谱遥感影像各个波段的光谱特征,并进行了定量评价。根据信息量的大小和波段相关性得到最佳波段组合,在最佳组合波段下利用遥感影像处理软件ERDAS9.2选择或利用建模模块建立不同的影像融合模型对QuikBird多光谱数据与全色遥感影像进行融合,按照定性及定量指标对融合前后的遥感影像进行色彩、分辨率及信息量评价,得到QuikBird影像数据最佳融合方法。     

卡拉麦里自然保护区野生动物适宜性生境变化

以卡拉麦里自然保护区为研究区域,利用MODIS遥感影像和GIS空间分析功能,将野生动物的分布位置与遥感数据反演的生态参量结合,以单因子评价参量,快速有效地对卡拉麦里自然保护区生境适宜性的多年变化进行分析评价。结果表明,2000年以来卡拉麦里自然保护区野生动物适宜性生境面积总体呈波动性持续下降态势,保护区整体上受到了不同程度的干扰和影响,保护区自然生态环境处于退化状态。     

湖泊富营养化相关物理量的定量关系

湖水中总磷、总氮、叶绿素a、透明度、均温层氧亏量是与水体富营养化密切相关的几个物理量。研究结果表明,它们之间有一定的相关关系,可用数学公式定量表示。本文针对这些关系进行了概括和整理。     

青海湖流域植被光谱采集技术方法及光谱分析

遥感监测是目前植被监测中的主要技术手段,也是植被生长监测中的重要手段。而结合实测地物光谱曲线是关键点之一。地物光谱把模型、遥感图像与地表观测放在一起,并建立关联联系,为遥感基础研究与遥感应用的衔接建立了一条纽带。文章结合青海湖流域的地理位置和气候特征,总结出适用于青海湖流域的光谱采集方法也显得尤为重要。而对所采集的光谱数据提取光谱特征参数,可以更好地了解青海湖流域不同草地类型的光谱特征,从而在实际应用中更好地利用这些特征。     

徐州市云龙湖富营养化特征分析与评价

利用相关指标（叶绿素a、总磷、总氮、透明度、浮游植物密度等）分析了徐州市云龙湖水体的富营养化特征，表明磷是藻类代谢的限制性营养盐。采用综合营养状态指数法评价了湖水富营养化程度，结果显示云龙湖水体呈轻度富营养化状态，结合近10年来的评价结果分析了云龙湖水体富营养化的变化趋势。     

太湖生态模拟系统构建与应用

湖泊生态系统模拟在湖泊富营养化研究中发挥着越来越重要的作用，是湖泊生态生态系统管理的重要手段。湖泊生态系统模型及其相关软件的发展经历了从简单的回归模型、单一的营养盐平衡模型到目前复杂的生态系统动力学模型。本文详细的介绍了湖泊生态模拟的原理、结构框架设计、功能、运行环境及参数等特性，借助太湖有关资料建立了太湖生态系统模拟模型，并对该模型进行了验证分析，验证结果表明该模型在太湖有很好的适应性。     

唐山南湖春季潜在性富营养化评价与防控分析

针对唐山南湖富营养化问题,对南湖补给水源及湖体水质进行监测与评价。监测结果表明:春季南湖水体中TN、TP含量均超过《地表水环境质量标准》中规定的Ⅴ类水质标准;Chla(叶绿素a)浓度呈增长趋势;补给水源对南湖水体营养物质的贡献大。富营养化评价结果表明:南湖水体水质在春季期间富营养化程度严重,应及时采取有效的生态修复工程措施对唐山南湖外源和内源加以防控,避免藻华暴发。     

南大洋扇区夏季表层海水叶绿素a分布特征及其原因分析

研究利用第30次(2013～2014年)南极科学考察所获得的南大洋表层海水叶绿素a、温度以及盐度数据进行分析。结果显示,某些特殊海域如大陆架、岛屿附近海域,或当某一海域存在一些特殊的变化,如海冰融化,海洋锋,底部上升流时,会为浮游植物的生长提供有利条件,进而能够引发浮游植物叶绿素爆发。而在南大洋的5大海域中,罗斯海的叶绿素水平最高,其平均浓度能够达到1.735 mg/m~3。通过一些数据分析我们也发现在南半球夏季,对于浮游植物生长来说,温度水平和光照水平都是很充足的,而限制因素主要是营养物质的缺乏。而高纬度海区浮游植物生长速率对全球气候变暖非常敏感,因此对于浮游植物叶绿素爆发的原因探究也对全球碳循环以及气候变化起着重要作用,同时为后续研究提供数据资源。     

基于土壤重金属污染评价的数学模型

本文采用离散插值、多元非线性回归分析、有限差分法等方法,建立了一种针对土壤中重金属污染程度评价的数学模型,模型包含重金属污染的主要原因、重金属污染源的查证。采用指数函数和多项式拟合建立其数学空间理论模型,结合实际物理扩散方式,得到污染物的传播特征模型;再通过离散插值得到污染物浓度峰值的仿真点位置坐标,进而利用多元非线性回归的方法,对仿真点附近区域内的采集数据实现拟合,定位各个污染源。     

可吸入颗粒物(PM10)空间特点与城市热岛格局的关系分析

采用成都市可吸入颗粒物(PM10)小时浓度的空间分布实例,结合NOAA/AVHRR(National Oceanic and Atmospheric Administration/Advanced Very High Resolution Radiometer)遥感数据所获的城市热岛温度场格局图,结果发现:下午环形热岛出现时城市中心区的PM10浓度较低,二、三环路附近的浓度相对较高,城区西南部尤其明显。分析认为,环形热岛改变了城市近地层的温度场和流场结构,在城郊结合部造成"双重循环",容易导致污染物在这些地方聚集。     

基于信息量的ALI影像最佳波段选择及融合研究

分析了EO-1 ALI多光谱遥感影像各个波段的信息特征,根据信息量大小和波段间的相关性,联合偏度—峰度指数JSKF,提出针对ALI图像新的最佳波段组合方法。在最佳波段组合下对ALI多光谱数据与全色数据分别进行IHS、HPF、PCA和Wavelet变换融合,从信息量角度出发,按照定量指标对融合前后的遥感影像进行评价,并对融合前后影像进行分类应用。