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《中国科学院研究生院(遥感应用研究所)》 2006年
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湖泊水质遥感监测与评价方法研究

祝令亚  
【摘要】:湖泊是地球上重要的淡水资源,但随着经济的高速发展和工业化程度的加剧以及人为活动的影响,湖泊污染和富营养化问题日益严重,因此必须加强湖泊水质的监测和治理。常规的水质监测耗时耗力,并且很难反映湖泊的整体水质状况,而遥感技术可以快速、及时的提供整个湖区的水质状况,具有监测范围广、成本低和便于进行长期动态监测的特殊优势,在湖泊水质监测中具有巨大的应用潜力。 本文在总结分析国内外水质遥感监测已有的理论、技术和方法的基础上,归纳总结了湖泊水质遥感监测指标。该指标体系包括叶绿素a、悬浮物、黄色物质、水温、水深等指标,其中叶绿素a和悬浮物是影响水体光谱特征的主要物质,同时也是研究和应用中比较成熟的水质参数。 研究以太湖为实验区,通过对太湖水体实测光谱的分析,揭示了太湖水体光学反射特征,这是遥感定量监测太湖水质的前提和基础。研究结果表明,550nm、660nm以及690nm附近的波段与叶绿素a浓度呈现较好的相关性,而570nm与700nm附近的波段与悬浮物高度相关。与单波段相比,波段组合算法(包括波段比值、差值、和差组合等)与水质参数的相关性有明显的提高。 MODIS数据以其较高的时间分辨率、辐射分辨率和较多的波段设置成为水质监测最具有潜力的数据源之一。本文将经过大气纠正(直方图最小值去除法)的MODIS波段反射率进行组合,并分别与叶绿素a和悬浮物浓度进行相关分析。通过数百种波段组合的试验分析,发现MODIS陆地波段1-4(包括250m和500m数据)对水质参数反应比较灵敏,本文对此进行了分析和筛选,从中选择出最佳反演波段及波段组合。 由于太湖水体光谱特征的季节性差异明显,研究提出了分期建模的思想,结合四期地面采样数据,应用统计回归方法针对不同季节构建了相应的水质参数反演模型。所建模型在通用性上存在一定不足,但是较好地体现了所在季节太湖水体的光学特性。 太湖水体光学特征复杂,利用统计回归方法难以精确地描述光谱反射率与水体组分之间的关系。人工神经网络由于具备自适应、自组织性和容错性能,正适合模拟这种错综复杂的关系。本研究通过大量的训练和测试,采用MODIS 250m两个波段和500m前四个波段分别构建了适合太湖水体水质参数反演的两层BP神经网络模型,反演精度令人满意。 为了探测太湖水质的发展演变趋势,研究应用所建模型以及多时相MODIS
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(遥感应用研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X832

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国重要报纸全文数据库 前1条
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10 苏天赟;海底多维综合数据建模及可视化技术研究[D];中国海洋大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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7 田志强;基于遥感反演的呼伦湖营养物基准研究[D];内蒙古农业大学;2011年
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1 记者 文慧;湖泊水质恶化暂时遏制[N];湖北日报;2010年
2 记者 金涛通讯员 王赤兵 高山;中心城区11个湖泊水质升级[N];长江日报;2008年
3 记者 文慧 通讯员 王勇 鄢祖海;武汉城区湖泊水质转好[N];湖北日报;2008年
4 记者 文慧;三镇湖泊水质明显回升[N];湖北日报;2009年
5 记者 金涛 通讯员 王勇 鄢祖海;38个湖泊水质月报首次公布[N];长江日报;2008年
6 记者 金涛 通讯员 王勇 鄢祖海;城中湖4类水体增多[N];长江日报;2008年
7 记者 邓隆飞 见习记者 澎冰 通讯员 王赤兵;武汉斥资打造梦幻“江城湖都”[N];中华工商时报;2009年
8 记者 涂亚卓 通讯员 王勇 李芳 实习生 张慧;江城居民生活环境堪忧[N];湖北日报;2003年
9 记者文慧、通讯员高山;江城水土环境喜中有忧[N];湖北日报;2010年
10 记者 瞿凌云 通讯员 杜斌;城区31层以上建筑256栋[N];长江日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王福田;湿地保护与恢复工程评估研究[D];中国林业科学研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李海青;基于WebGIS的湖泊水质模拟系统研究[D];华中科技大学;2011年
2 张勇;城市浅水景观湖水质模型研究[D];太原理工大学;2006年
3 杜芳芳;湖泊流域土地利用变化与湖泊水质关系研究[D];昆明理工大学;2011年
4 李娜;基于综合指标的湖泊群连通对水环境生态影响评价[D];华中科技大学;2013年
5 张欢;近十年武汉市中心城区湖泊生态环境演变[D];华中师范大学;2012年
6 贾智敏;基于GIS的湖泊水环境容量计算[D];华中科技大学;2012年
7 陈昕;吉林省松花江“三湖”保护区水污染防治对策研究[D];东北师范大学;2002年
8 黄飞;三岔湖底泥污染物释放规律研究[D];西南交通大学;2011年
9 张体强;紫阳湖生态修复生态因子时空序列变化研究[D];华中科技大学;2011年
10 赵亚丽;洱海表层沉积物可溶性有机氮特征及其生物有效性研究[D];中国环境科学研究院;2013年
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