Water quality monitoring in a slightly-polluted inland water body through remote sensing — Case study of the Guanting Reservoir in Beijing, China

This study focused on the water quality of the Guanting Reservoir, a possible auxiliary drinking water source for Beijing. Through a remote sensing (RS) approach and using Landsat 5 Thematic Mapper (TM) data, water quality retrieval models were established and analyzed for eight common water quality variables, including algae content, turbidity, and concentrations of chemical oxygen demand, total nitrogen, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, total phosphorus, and dissolved phosphorus. The results show that there exists a statistically significant correlation between each water quality variable and remote sensing data in a slightly-polluted inland water body with fairly weak spectral radiation. With an appropriate method of sampling pixel digital numbers and multiple regression algorithms, retrieval of the algae content, turbidity, and nitrate nitrogen concentration was achieved within 10% mean relative error, concentrations of total nitrogen and dissolved phosphorus within 20%, and concentrations of ammonia nitrogen and total phosphorus within 30%. On the other hand, no effective retrieval method for chemical oxygen demand was found. These accuracies were acceptable for the practical application of routine monitoring and early warning on water quality safety with the support of precise traditional monitoring. The results show that performing the most traditional routine monitoring of water quality by RS in relatively clean inland water bodies is possible and effective.     

遥感影像小波特征与城市大气污染相关性对比分析

PM10质量浓度是表征城市空气质量最为重要的污染指标之一.快速了解其浓度和大范围的分布状况,有利于控制PM10质量浓度,并最终提高空气质量.卫星遥感可在瞬间获取大区域的地表和大气信息,在污染监测上具有广泛的应用前景.本文在对覆盖杭州市2004年至2007年的MODIS数据进行了小波分析的基础上,建立了小波系数与同期PM10质量浓度实测数据的回归模型,并进一步比较了不同空气质量条件下的相应图像特征.初步实验表明,MODIS遥感影像特征与PM10浓度存在相关关系.     

基于遥感和信息熵的城乡结合部范围界定——以荆州市为例

城乡结合部是城市与农村相互结合的特殊经济地理单元,是城市快速扩张的重点区域,受城市与农村的双重影响,而目前城乡结合部范围不明确,确定方法以定性为主。针对这一特点,以信息熵理论为基础,结合分析城乡结合部土地利用特征,建立了土地利用信息熵模型。并以荆州市为例,以2000年10月ETM+影像为基础数据源,在ArcGIS和ERDAS Imagine软件的支持下,应用土地利用信息熵模型,分析熵值分布特点,最后采用突变点检测的方法,以熵值60和30确定荆州市城乡结合部的内外边界。得到荆州市城乡结合部的面积为124.4 km2,大致包括25个行政村。比较表明,该方法划分精度较高、实时性强。但若能采用更高分辨率的遥感影像并结合其他模型,会使划分精度进一步提高     

上海浦东新区土地利用变化及其生态环境效应

上海浦东新区是我国快速城市化的典型地区,尤其1990~2001年,是浦东新区快速城市建设和扩展时期。依据1990、2001年两时相的卫星遥感数据,运用图像处理软件进行监督分类,提取了浦东新区两时相土地利用信息,分析了浦东新区1990~2001年土地利用变化特点和土地利用类型的转化特征,探讨土地利用的变化对生态环境的效应。研究表明：①11年间浦东新区农业用地和水体急剧减少,其中农业用地减少了58.16%,水体减少了 17.4%;②1990~2001年浦东新区城市扩展用地55%由农业用地转化而来,35.26%由水体转化而来;③土地利用的快速变化引发了水资源面积减少、水体污染加重和需水量增加,以及大气污染加重、大气温度上升和地面热中心面积扩大等生态环境问题。     

基于极化SAR的河流有机物污染监测研究

选择我国南方水质变化梯度较为明显的典型河流为对象,分析基于C波段极化合成孔径雷达(极化SAR)的河流水污染监测评估技术.引入了随机粗糙面电磁散射理论对污染水域的散射特性进行了建模,研究了水体污染可能对散射模型及参数的影响,分析了同步得到的极化SAR数据与水体常用污染指标的监测数据.通过比较19个采样点的后向散射系数与同步监测的水质指标,发现化学需氧量(COD)与HH和VV通道的后向散射系数比成正相关性,这与由电磁理论建立的散射模型及水体污染对散射模型参数影响的分析相符.利用最小二乘法,拟合得到了利用HH与VV通道后向散射系数比来反演化学需氧量的公式,拟合结果的相关系数达到0.90.本研究建立了利用极化SAR的HH与VV通道后向散射系数比监测水体有机物污染的模型,该模型主要通过分析同步监测数据获得,基于电磁散射理论的分析支持了该模型的有效性.     

基于3S的济南湿地资源调查及碳汇功能研究

采用RS、GIS和GPS技术对2008年济南市TM卫星假彩色数字影像进行解译,并利用GPS仪进行了野外考察验证,现场调查了济南市湿地生物多样性,获取了较为全面、完整和系统的济南市湿地资源信息,建立了全市湿地资源数据库并进行了济南市不同湿地类型碳汇功能的初步研究。结果表明,济南市湿地总面积为327.6 km2,其中天然湿地面积为258.3 km2,占济南市湿地面积的78.85%,济南市湿地面积比全国、山东省湿地面积分别高出0.4%、3.1%,主要分布在济南境内的黄河两岸和商河等区县;济南市湿地总碳储量为747万t,约占济南市整个生态系统碳汇的8.9%,与全球湿地总碳储量的比例基本相当,2008年碳增量为32万t,其中沼泽湿地碳储量和碳增量均最大,分别为541万t和27万t,分别占济南市湿地资源的84.4%和72.4%。     

喀斯特石漠化的遥感提取方法研究进展

石漠化是中国西南地区的一大生态顽疾,运用遥感技术进行大范围监测是不可或缺的手段。要加强监测成果的应用和相互比较,就必须要有一套统一的行业标准和通用的提取方法来规范目前的研究。本文介绍了喀斯特石漠化定义的演变,根据研究区域范围的不同,总结了石漠化的3种分类分级标准。石漠化的遥感监测技术呈现精确化、定量化的趋势,文中归纳了监督分类、综合分析、光谱分析、定量法四种从遥感图像提取石漠化信息的方法。最后讨论了在实际的遥感监测工作中需要克服的难点。     

海岸带生态环境基础质量遥感评价研究——以上海南汇东滩为例

基于遥感信息获取技术,以上海南汇东滩为例,建立了海岸带生态环境基础质量遥感评价指标体系,对城市生态环境遥感评价模型增加海洋专家打分权重进行改进,并开发海岸带生态环境评价的信息管理工具,实现了研究区生态环境遥感多个年份的定量评价,分析研究区生态环境质量变化原因,为构建更好的海岸带管理决策支持系统,从而更好地管理海岸带资源...     

分形与元胞自动机耦合技术应用于厦门城市生态规划

利用2002、2007年的两期TM影像数据,基于分形方法研究了厦门的城市形态特征。首先,利用网格计数分维法得出,自2002年以来分形维数从1.804增至2007年的1.847。由于其分形维数1.847已经超越了城市理想形态维数(1.71±0.02)。结合城市形态发展规律,今后厦门岛的分形维数递增速率减缓后会逐渐回归到城市理想形态维数值。其次,通过集聚分形方法确定了以厦门市政府为圆心半径6 200 m的一个范围,在此范围内合理规划生态用地,不仅会取得较大生态效益,而且会缩短整个城市的分形维数值回归的过程。最后,文章利用元胞自动机的方法,在集聚区域内对厦门岛分形回归进行了模拟分析,提出应在集聚区内转化30%的建设用地为生态用地。此集聚区不仅是城市生态规划工作的重点区域,而且也是改善厦门市整体环境质量的最佳范围。     

水质遥感研究进展

本文简述了遥感技术在水质监测中的意义,总结了可用于遥感监测的水质指标,同时对清澈水体、一类水体、二类水体及污染水体的光谱特征分别给予了介绍。着重讨论了水质遥感的基本方法,并在此基础上从营养盐、有机污染物和营养状态指数三项水质指标出发,对其研究现状进行了阐述,最后进一步提出了水质遥感领域中存在的主要问题,并展望了其未来的发展方向。