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鄱阳湖水质参数遥感反演及营养状况评价

黄国金  
【摘要】:水资源是生态系统的血液,是地球环境中最重要和最有活力的因素。由于受到经济快速发展、工业化进程以及其它人为活动的影响,全球淡水资源日趋衰竭,湖泊、河流水体污染以及富营养化现象日益加重。基于遥感技术的水质监测方法相比于常规的水质监测方法,具有范围广、速度快、成本低、便于长期动态监测等优势。 以鄱阳湖为研究区,基于实地水质采样、光谱仪器测量、MODIS影像三种同步数据。实测光谱分析表明,鄱阳湖呈现Ⅱ类水体共有的特性,叶绿素a浓度较低,峰值不明显,悬浮物具有明显的峰值。采用基于影像特征的Chavez黑像元选择法对MODIS影像进行大气校正,将校正后的单波段、波段组合反射率与叶绿素a浓度、悬浮物浓度做peason相关分析,结果显示:叶绿素a与反射率相关性较高,出现了大量的波段及波段组合,最佳反演波段为500m分辨率的(B2+B7);悬浮物具有时空特性,只与少数波段或波段组合具有显著的相关性,最佳反演波段为500m分辨率的(B2-B7)。 基于最佳波段分析,分别采用统计回归和BP网络两种方法建立遥感反演模型,并用实测的样本数据对两种反演模型进行检验。结果显示:具有较强辐射分辨率的500m数据比250m数据反演效果好;BP网络在样本数量充足时用来构建非线性映射模型,相对于常规的统计回归建模方法显示出更强的非线性映射能力。 最后,对实测的水质参数浓度之间进行了pearson分析,发现悬浮物与透明度之间存在非常显著的相关关系并用统计回归的方法得到了悬浮物与透明度的数学表达式,结合卡尔森营养状态指数和修正的营养状态指数公式,得到了基于遥感技术的TSI指数计算模型。结合同步MODIS影像,应用模型生成了鄱阳湖丰水期的TSI指数分布图。


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