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南黄海近岸水体悬沙分析与遥感反演

徐效军  
【摘要】: 高悬沙水体多分布在近岸与河口地带,其悬浮泥沙的反演对于现实应用具有重要意义,但是由于成分复杂而导致水体内部光学性质不稳定,所以国内外学者目前一直在研究合适的反演模型。本文以位于南黄海的小洋口为研究区,利用现场测量的悬沙浓度、粒度和光谱数据,探讨了浓度、粒径和反射率三个因子的变化特征。通过对悬沙浓度与反射率之间关系的分析,建立了基于标准化反射率反演悬沙浓度的模型。最后根据粒径对反射率的影响,建立了去除粒径影响的悬沙浓度反演模型,对实现高浑浊水体的悬沙反演进行了探讨。论文主要的工作和得到的结论如下: (1)利用仪器实地观测了52个小时的表层悬沙浓度数据、10个小时的光谱数据以及26个小时的悬沙粒度数据,为后期的因子分析和建模提供了同步、连续的数据。 (2)对比了Master Size 2000和Lisst对相同水样的粒径测量结果,发现不同处理方法会对测得的粒径数据产生较大影响,说明在分析自然水体的粒径和反射率之间的关系时,应尽量使用现场测量的粒度数据,这才能保证分析结果的准确性。 (3)通过分析表层悬沙粒度和体积浓度随时间的变化趋势发现,表层悬沙颗粒以粉砂和黏土为主,垂向上随着深度的增加悬沙的粒度和体积浓度都增大。大潮的表层悬沙浓度的变化区间为0.016~0.716kg/m~3,小潮的表层悬沙浓度变化区间为0.0167~0.261kg/m~3。 (4)研究区的表层悬沙水体的光谱曲线在低悬沙浓度时表现为单峰特征,在高悬沙浓度时表现为双峰特征。 (5)介绍了水色遥感的机理,对比分析了目前主流的二类水体水色反演模型。通过对标准化反射率与表层悬沙浓度之间关系的分析,提取四个敏感波段并建立了与悬沙浓度的模型,经过分析选取R_(716)/R_(551)的指数方程(C=1216.76exp[x/3.39]-1371.18)为标准化反射率反演表层悬沙的最佳模型。 (6)探讨了悬沙粒径与反射率之间的关系,发现582nm的反射率对悬沙粒径的变化反应最好,结合悬沙浓度的敏感波段716nm和725nm,建立波段比值与悬沙浓度的线性和指数模型,通过对模型进行分析、验证,得到了去除粒径影响的表层悬沙浓度反演模型。 论文最后给出了以后的工作目标和改进方向。


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