湖泊水质卫星遥感方法及其应用

通过系统性的常规水质采样分析与水面光谱测量外场同步试验,建立了由FY1C多通道扫描辐射计、Landsat卫星TM和Seastar卫星SeaWiFS等在轨卫星多通道遥感器以及一组设想的遥感通道遥感反演叶绿素a浓度和总悬浮物浓度的优化通道组合模型,提出了一种利用水面上标准反射板的反射光谱和遥感图像本身确定大气透过率和反射率从而实现大气校正的水质指标卫星遥感反演方法.所建立的模型和方法被用于遥感解译我国典型富营养化湖泊太湖和滇池从80至90年代的富营养化程度及其分布状况随年份的变化.本项研究为进一步开展湖泊水质业务化卫星监测打下了基础.

湖泊水环境指标的超光谱响应特征分析

为了探索湖泊水质遥感的可能性,以我国三大富营养化湖泊之一的太湖为研究对象,进行了冬夏二季太湖水面反射光谱测量与水质采样分析同步试验.对试验结果进行了统计分析.结果表明(1)高锰酸盐指数与叶绿素浓度具有很好的相关性;(2)夏季太湖北部水面反射率主要反映叶绿素浓度的影响,可以用线性模型来表示,以700nm以上波段体现叶绿素散射作用最为明显;(3)冬季太湖水面反射率主要反映悬浮物浓度的影响,可以用对数线性模型来表示(若仅考虑悬浮物浓度小于100mg/L区域,用线性模型更好些),悬浮物散射作用响应的波长范围比较宽,以500nm～800nm比较明显,优势波长随着悬浮物浓度的增加而右移.给出了不同波长水面反射率与水环境指标的统计关系模型.

航空成像光谱水质遥感研究

用 OMIS- 航空成像光谱仪在太湖地区进行了地表水质遥感实验 ,研究了 OMIS- 波段反射比 R(2 1 ) / R(1 8)与藻类叶绿素浓度的关系 ,由 OMIS- 遥感图像估算了研究区域内的叶绿素浓度分布 ,并将遥感估算值与地面采样数据进行了比较 .结果表明 ,OMIS- 能够提高藻类叶绿素定量遥感的精度 .

湖泊藻类叶绿素-a和悬浮物浓度的高光谱定量遥感模型研究

本文利用地物光谱仪对太湖水体进行了光谱测量和同步采样分析 ,对获得的数据尝试用光谱分离法进行分析 ,从中分离出蓝藻和悬浮物的特征波峰 ,建立波峰高度与同步水质采样得到的叶绿素 a浓度和悬浮物浓度的对应关系 ,得出其遥感定量反演算法 。

内陆水体藻类叶绿素浓度与反射光谱特征的关系

通过研究内陆水体反射光谱特征与藻类叶绿素浓度之间的关系，建立藻类叶绿素高光谱定量遥感模型。在实验地太湖地区，采用高分辨率地物光谱仪实地测量了湖水在可见光和近红外波段（３００—１１００ｎｍ）的反射光谱曲线，并且同时采样分析叶绿素、总悬浮固体物质浓度等水质参数。研究发现在叶绿素浓度较高时（ ＞ ５μｇ／Ｌ），水体光谱反射比Ｒ７０５ｎｍ／Ｒ６７５ｎｍ 、叶绿素在７００ｎｍ 附近反射峰的位置等与叶绿素浓度有较好的相关性。

地物光谱匹配模型比较研究

在大量实测的城市地物光谱数据的基础上,对3种有代表性的光谱匹配模型,即最小距离、光谱角度匹配(SAM),光谱相似度匹配进行了深入计算和分析,在这3种模型中,以SAM表现程度较好,但都不是最理想,区分程度不是很高.为增强区别程度,本文引入了导数对光谱匹配模型进行了重新计算,分析结果表明,一阶导数能明显增加3种光谱匹配模型的区分度,尤其是最小距离法增加非常明显.

环青海湖地区天然草地时序光谱特征参量分析

获取了环青海湖地区4类主要天然草地2003年5～10月共16个时相的地面高分辨率光谱数据,并利用植被指数技术、导数光谱技术、植被光谱维特征提取模型及包络线归一化技术提取了多个光谱特征参量,通过对各参量在生育期内分布规律的分析,给出了能较好地表征草地生长发育规律时序特征参量的具体分布;最后计算了4类天然草地各时序特征参量的平均散度,结果表明黄边位置λY、红边位置λV、红边斜率SV、绿峰半高宽λwG、红谷半高宽λwR、去包络红谷净面积AR'和归一化植被指数NDVI对于天然草地分类更有效.

基于环境减灾卫星热红外波段数据研究核电厂温排水分布

基于环境减灾卫星的热红外波段数据,采用普适性单通道温度反演算法反演了田湾核电厂附近海域海面温度,反演结果与MODIS海面温度产品具有一致性,然后依据反演所得海面温度分布图,对不同季节和不同潮汐条件下温排水的分布特征进行了分析,结果表明,夏季温升超过3℃的区域明显小于冬季,夏季温排水沿海岸单向扩散,冬季的温升区域呈扇形分布;低潮时温排水扩散范围明显增大,温升超过3℃的区域面积超过高潮时的4倍.

青海湖最近25年变化的遥感调查与研究

青海湖是我国最大的内陆水体,它及其流域的生态环境近来一直倍受广泛关注. 其水位下降、湖水面积缩小、湖体分离等更是研究的热点问题. 本文针对这些问题展开遥感调查与研究,收集了多时相、多种信息源的影像数据;分析了1975年至2000年25年以来湖泊的变迁及成因,湖岸变化及湖体分离状况;用遥感方法反推25年以来湖水位的变化;计算了1975、2000年两个年份的湖水面积,并遥感分析了湖水面积萎缩的原因. 此外,对青海湖进行了实地调查与水深测量,建立了该湖泊水深反演模型.

黄浦江水质指标与反射光谱特征的关系分析

利用地物光谱测量技术及同步配套的常规水质采样分析实验,对上海市黄浦江全河段水体进行调查研究。共选取31个典型站位进行了光谱测量和同步水质取样,每个测点分析了9个水质指标,包括TP,TN,CODMn,CODC r,NH3-N,BOD5,DO,悬浮物浓度和浊度。各水质参数之间存在较大的相关性,以总氮(TN)和悬浮物浓度两个水质指标为例,分析了这两个水质指标与单波段归一化反射率、反射率的一阶微分、不同波段之间反射率的比值以及反射率取对数等之间的相关关系,给出了以上两个水质指标的单波段归一化反射率、一阶微分反射率识别的特征波段,以及两个波段比值的最佳波段组合。建立了常规水质参数与水体光谱反射率之间的关系模型,为利用遥感技术监测水环境提供了基础。

地表温度热红外遥感反演的研究现状及其发展趋势

区域性或全球性的地表温度,只有通过遥感手段才能获得,在诸多应用中是一个非常重要的参数。地表温度反演是热红外遥感研究的热点和难点之一,大气校正、温度与比辐射率的分离是必须考虑的两个重要方面。近年来有关的研究非常多,主要反演方法可分为5类:单通道方法、分裂窗(双波段)方法、多波段温度-比辐射率分离方法、多角度温度反演方法和多角度与多通道相结合的方法。这些方法都各有利弊,如何提高反演的精度和模型的适用性是地表温度热红外遥感的未来发展趋势,理论和实验相结合的多种信息源的综合应用成为必然的要求。

光谱与形状特征相结合的道路提取方法研究

针对从遥感影像上提取道路,目前已经有很多研究,但尚有许多问题有待解决。如果仅从光谱特征分类入手提取道路,会存在“异物同谱”问题。为解决这个问题,提出了用光谱特征与形状特征相结合的方法提取道路。提出了3个形状指数描述道路的形状特征。以SPOT卫星影像为例,将高空间分辨率的全色图像与多光谱图像融合,首先基于道路光谱特征进行图像分类,然后再应用道路的形状特征去除分类图像中的“异物”目标。研究结果表明该方法能有效地从遥感影像中提取主干道路。

城市热岛遥感研究进展

随着城市化进程的加快,城市热岛问题越来越突出,对城市居住环境和生态系统产生了极为不利的影响。探讨了城市热岛的研究方法,对国内外学者有关城市热岛的研究成果进行了分类汇总,提出了城市热岛研究中存在的问题和难点,并对城市热岛遥感研究的趋势和方向进行了展望。

草地光谱分类最佳时相选择分析

利用2003年5—10月在环青海湖地区获取的典型天然草地与人工草地多时相地面高分辨率光谱数据,首先分析了最大似然分类法、支持向量机分类法、光谱角分类法、最小距离分类法和人工神经网络分类法所对应的最佳光谱变换方案;通过16个时相光谱数据的分类对比实验,分别确定了天然草地与人工草地分类、人工草地分类、天然草地分类的最佳时相;最后利用TM遥感数据对地面光谱数据分析结果进行了补充验证。

风云三号卫星MERSI影像提取北极海冰参数的方法

风云三号卫星MERSI影像的空间分辨率达到250 m,不仅可以长期宏观监测海冰整体分布变化,而且能够观测分析破碎冰块的面积、圆度等细节形态特征.从海冰光谱特征和冰块灰度分布特征出发,给出MERSI影像提取海冰整体分布参数和冰块形态参数方法,包括海冰识别、冰块分离提取以及海冰参数提取,利用这些方法成功提取了2014年夏季弗拉姆海峡海冰边缘区的海冰细节信息.给出的方法可为研究分析北极海冰变化及海气相互作用提供方法支持和信息保障.

光学FT和子波变换在指纹实时识别中的应用研究

提出一种用３ｆ多路（３×３）光学相关器实时识别指纹的新方法，其特点是能把光学傅里叶变换（ＦＴ）获取的频谱特征数据同光学子波变换（ＷＴ）结果相结合进行目标识别．计算机模拟结果和实验结果表明。

基于多源极轨气象卫星热红外数据的近地表气温反演研究

以上海作为研究区,采用多源极轨气象卫星热红外波段数据,在进行数据预处理的基础上选择264个时相,与52个气象站点的同步气温数据进行耦合,建立了分季度、分时段的两种气温遥感反演模型。结果表明,基于多源遥感数据的大量样本可用于建立稳定的气温反演模型,而且通过实测的单个站点数据进行模型修正能够提高气温水平分布的反演精度。

温度与发射率分离模型的改进及其敏感性分析

针对温度与发射率分离模型的缺陷,提出了一种模型改进方法,利用模拟数据对比研究了模型改进前后温度与发射率的反演精度;并从理论分析和模拟计算两个角度探讨了修正前后模型对初始发射率设定的变化、大气下行与上行辐射和大气透过率等校正误差的敏感程度.研究结果表明,修正后模型的反演精度明显高于修正前的模型,除大气下行辐射校正误差外,其它误差都影响着两种模型的反演精度,但修正后的模型对这些误差的敏感性小.

黄浦江不同水质指标的光谱响应模型比较研究

对黄浦江全河段进行了光谱反射率和典型水质参数的同步测量,测量的水质参数包括总磷(TP)、总氮(TN)、溶解氧(DO值)、高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(CODC r)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮物浓度(TSS)、浊度(Turb)和氨氮(NH3-N)共9个水质指标,分析了9个水质指标之间的相关关系.研究了单波段归一化反射率与各水质指标的线性关系模型.结果表明,单波段光谱反射率与除氨氮和化学需氧量2个水质指标之外的其余7个水质指标有较好的相关关系,光谱反射率的比值与水质指标的相关性得到一定提高,与氨氮和化学需氧量2个水质指标的相关系数也大于0.5.

太湖流域典型中小湖群水资源利用及动态变化的遥感调查与分析

近年来太湖流域中小型湖群的网围水产养殖业带来了十分可观的经济效益 ,洮、湖经遥感分析网围养殖面积占总湖水面积 75 %以上 ,属超密度网围。超密度网围养殖的负面效应是湖水营养盐急剧增高 ,水草资源大幅度减少 ,从而破坏了湖泊的生态平衡 ,恶化了湖水环境。采用 15年以来的陆地卫星影像结合航空数据 ,对研究区的水资源利用类型、空间分布及变化状况进行了分析解译和目标分类 ,结合GIS技术 ,对各类型进行了面积量算 ,推算了网围养殖密度 ,同时遥感分析了养殖水域环境和水草资源的变化 。