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基于遥感的水质监测与时空分析

谢欢  
【摘要】:水污染问题日渐严重,及时、准确地了解水体水质状况和变化趋势,对于更好的管理水资源和保护水环境具有十分重要的意义。作为常规水质监测方法的必要补充,遥感技术监测水质具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,同时还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染迁移特征。近年来国内外对内陆水体水质遥感监测开展了一系列的研究,但是针对黄浦江上游地区的研究还甚少,为了使用遥感的方法实现水质监测,并对水质变化的时空特征进行研究,本文首先根据历年水质数据,对黄浦江上游水质的分布特点进行分析并了解其变化趋势;然后以太湖水域和黄浦江上游水域为研究对象,开展了经验法和半分析法建立水质遥感定量估算模型的研究。 经验法研究结果显示太湖水域的悬浮物浓度和TM第3波段的相关性较高,若采用TM第3波段和第1波段的比值能进一步提高与悬浮物的相关性:叶绿素含量和TM第5波段和第2波段的比值的相关性高。而黄浦江上游水域的溶解氧含量和TM第3波段和第4波段的反射率的比值相关性高,本文建立的黄浦江上游溶解氧估测模型精度较高,具有较好的通用性,但是其精度在一定基础上受成像大气条件的影响。 在此基础上,本文还进行了遥感半分析法反演水质参数的研究,研究了便携式非成像光谱仪地面光谱的采集和处理方法。结果表明,正确的观测几何和数据处理方法得到的水体光谱能有效的反映水体各组分的散射、吸收特征,702nm与675nm波段反射率比值是估测叶绿素含量的较佳波段。 本文对黄浦江上游水域2001年7个不同月份的溶解氧含量进行了估测,2001年黄浦江上游溶解氧变化估测结果与实测溶解氧情况相符,估测模型得出的溶解氧空间分布情况也符合了黄浦江上游有机污染分布的现有情况:淀山湖水质最好,其次为上游的干流,支流水质最差。对淀山湖水体富营养化和水华的产生情况分析表明,淀山湖水体的营养化程度从2000开始急剧增加,淀山湖北部的赵田湖和湖东北区水域是最易发生水华的区域,秋冬季节则是淀山湖水华的高发期。


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