浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度遥感反演(Ⅱ):MERIS遥感数据的应用

基于2004～2010年太湖4次野外观测数据,结合MERIS遥感资料,评价两波段、三波段、改进三波段和四波段4个模型在浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度估算的精度,并利用太湖(13个有效样点)以及巢湖(21个有效样点)进行模型验证.结果表明,改进三波段模型反演叶绿素a浓度较高,更适于浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度的遥感反演,决定系数R2在0.34～0.94之间变化,RMSE变化范围为:3.17 ～ 8.70 μg/L.分季节率定改进三波段模型参数,并建立太湖水体春、夏、秋、冬季的模型输入参数查找表,最终将改进三波段模型应用于MERIS遥感影像(8、9、10波段),获取太湖水体叶绿素a浓度的空间分布和年内、年际变化.

富营养化水体颗粒有机碳浓度的遥感估算及动态变化特征

基于2011年5次太湖水体现场测量数据,分析富营养化水体颗粒有机碳（POC）对遥感反射比的影响,构建了POC含量的遥感定量估算模型,并结合MERIS遥感影像资料,揭示了太湖水体POC浓度的时空变化特征.结果表明,太湖水体中的POC对560~709 nm波段范围内的遥感反射比影响显著;基于海洋水环境特征构建的POC浓度遥感估算模型不适于太湖水体;通过分析富营养化水体的光学特性以及POC对遥感反射比的影响,发现MERIS传感器红（620 nm）、近红外（709 nm）波段遥感反射比的比值与POC浓度具有较好的相关关系（R2=0.75,n=132,RMSE=33.27%,P〈0.05）,适于太湖水体POC浓度的遥感估算.

长春市石头口门水库CDOM的光学特性

2008年6月13日和9月23日2次对石头口门水库进行光谱测量,并测定有色溶解有机物(CDOM)、总颗粒物质量浓度、叶绿素a质量浓度等水质参数,分析石头口门水库CDOM的光学特性以及季节变化特征,同时讨论不同季节CDOM吸收在水体各组分总吸收中所占的比重.6月份CDOM主要来源为路源,而9月份CDOM主要由浮游植物的光学降解形成;光谱斜率S与aCDOM(355)具有稳定的对数递减关系;石头口门水库总体上是非颗粒物吸收和CDOM吸收占据主导地位,叶绿素a吸收比率最小.

珠江口海域主导光学因子的遥感分类及其变化特征

基于2014年5月和8月珠江口海域的现场和实验测量数据,分析了光学因子和生态参数的动态变化特征,并找出该海域的主导光学因子;基于模拟的MODIS数据,构建了水体组分特征波长处吸收系数的遥感反演模型,并结合MODIS卫星遥感影像,依据IOCCG规则对主导光学因子进行遥感分类,揭示了珠江口海域2014年逐月水体主导光学因子的动态变化特征。结果表明,珠江口海域水体以ad、ag以及两种共同主导类型为主,并且ag、ad两种光学因子主导类型所占比例最大,其次是ag主导类型,ad主导类型所占比例最小。同时发现ad(442)、adg(442)均与无机悬浮物浓度有较好的正相关关系,说明CDOM和悬浮泥沙具有相似的来源和动力变化过程。

太湖中颗粒有机碳对水体固有光学特性的影响

利用2011年5期太湖现场测量数据和室内分析数据,通过建立ρ（POC）（POC为颗粒有机碳）与ap（λ）（颗粒物吸收系数）、bbp（510）（总颗粒物的后向散射系数）的相关关系,评价了POC对水体固有光学特性的影响.结果表明,太湖水体ρ（POC）时空变化显著,各期样品平均值在1 558.06-5 281.09 mg/m^3之间变化.ρ（POC）与ap（λ）具有较好的相关关系,特别是在浮游植物色素强烈吸收的波段（605-700 nm）,各期数据的相关系数均在0.9以上;但ρ（POC）与bbp（510）的相关性较差（R^2=0.04,P=0.02）.进一步分析ρ（POC）对颗粒物的色素部分和非色素部分的影响发现,ρ（POC）与色素颗粒物吸收系数[aph（665）]的相关性很好（R^2=0.82）,而与非色素颗粒物吸收系数相关性较差.ρ（NPOC）（NPOC为非有机碳颗粒物）与bbp（510）的相关性较好（R^2〉0.60）,说明太湖水体POC对浮游植物色素的吸光特性有重要影响,而NPOC影响了水体的后向散射特性.

有色溶解有机物吸收光谱模型对比

利用6种统计模型对吉林省石头口门水库、松花湖CDOM吸收光谱曲线(350-650nm)进行拟合,从统计F值大小和归一化残差两个角度均证明双曲线模型效果最好;采用15个波段范围拟合CDOM吸收均值光谱斜率S,单指数模型S值变化幅度较大,平均变异系数为12.41%;而双曲线模型S值相对稳定,变异系数为5.85%.将双曲线模型应用于生物光学模型,研究表明双曲线模型可以反映CDOM时空变化规律和物质组成;且双曲线模型拟合光谱斜率S值与CDOM特征波长吸收具有很好的负相关关系,呈幂指数递减,决定系数达0.8137.

太湖有色溶解有机物对水体总吸收贡献的遥感估算

有色溶解有机物(CDOM)是决定自然水体水色的主要溶解物质,其吸光能力和光化降解产物对水体初级生产力和碳循环过程具有重要影响.以太湖为研究区,2004年10月、2008年10月、2010年4月和2011年1月和3月共5期实测数据,采集了333个有效样点,分析不同时期CDOM对水体总吸收的贡献,并利用遥感技术估算[aCDOM/at](412).结果表明:不同时期[aCDOM/at](412)均值变化明显,2011年[aCDOM/at](412)的均值最大(0.369),高于所有样点[aCDOM/at](412)均值(0.295±0.139);201004期的[aCDOM/at](412)在0.046～0.455之间变化,其均值最小(0.236±0.108);200410和200810两期数据[aCDOM/at](412)均值相差不大.竺山湾、梅梁湾与整个太湖相比,竺山湾[aCDOM/at](412)均值较高,对太湖[aCDOM/at](412)的贡献较大,而梅梁湾[aCDOM/at](412)均值与整个太湖相差较小.利用多元线性模型估算[aCDOM/at](412)精度较高(n=333,RMSE=34.60%).悬浮泥沙和浮游色素是影响[aCDOM/at](412)遥感估算精度的主要原因,浮游色素的吸收造成[aCDOM/at](412)的值被低估,而悬浮泥沙的吸收使得[aCDOM/at](412)的值被高估,并且悬浮泥沙是影响CDOM吸收的主要原因.

南海北部有机碳垂向分布特征及有机碳储量估算

海洋水体中的有机碳包括颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC),在海洋碳循环中起着重要作用。对于边缘海有机碳分布特征、来源等研究较多,而对于有机碳储量的研究相对较少。基于2021年5月在南海北部的有机碳数据,分析了南海北部POC和DOC的垂向变化特征,估算了该海域不同样点的有机碳储量,并揭示了其空间分布特征。结果表明,南海北部有机碳垂向分布多样,总体来看,表层有机碳含量高于底层。由于水深的变化,近岸有机碳储量低于离岸水域,但其有机碳含量水平较高。同时发现,南海北部海域颗粒有机碳含量(储量)与溶解有机碳含量(储量)具有较好的相关关系,说明两者可能具有相似的动力变化机制或源汇特征。

基于可见/近红外反射光谱的大豆叶绿素含量估算方法比较

作物叶绿素含量的估测可以为精准农业提供技术支持。该文利用PROSAIL模型模拟了不同叶绿素水平下的大豆冠层光谱反射率,而后针对多期实测高光谱及相应的叶绿素数据,在对响应波段进行小波能量系数提取的基础上,分别采用多元线性回归、BP神经网络和RBF神经网络、以及偏最小二乘法进行估算,并进行了比较分析。研究结果表明,基于小波分析的三种回归模型都取得了较好的估算效果,验证模型的R2分别为0.634,0.715,0.873和0.776,其中RBF神经网络方法和基于高斯核函数的PLS模型精度最好,能够全面稳定地估算叶绿素含量。

浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度遥感反演(Ⅰ):模型的选择

受高浓度悬浮物的影响,浑浊Ⅱ类水体叶绿素a浓度高精度定量反演一直是研究难点之一.利用2004年到2010年太湖4次实测光谱数据和水质参数,分别建立了两波段、三波段、改进三波段及四波段的叶绿素a估算模型;选择最优模型,利用巢湖2009年的实测数据进行独立验证.结果表明,四波段模型最适合高浑浊水体,线性相关性较好,决定系数R2在0.57～0.95之间,反演精度较高,RMSE在2.39～6.74μg/L之间.

利用MODIS影像提取太湖蓝藻水华的尺度差异性分析

有效地提取蓝藻水华信息对分析蓝藻动态分布有重要意义,然而低空间分辨率数据提取的蓝藻水华会产生尺度误差.本文以太湖为研究区,利用2005年10月17日和2010年12月3日两景MODIS(250和500 m)数据,采用浮游藻类指数(FAI)法提取太湖蓝藻水华面积;通过将FAI250均值化为FAImean(500 m),然后与FAI500比较,从像元角度定量评价FAI的尺度误差,分析引起提取误差的原因.结果表明,FAI500平均值偏大,造成提取出来的蓝藻水华面积增大;而太湖蓝藻水华监测结果的尺度差异是水体的空间异质性导致的,即存在水体和水华混合组成的像元导致提取面积有误差.

吉林省查干湖水体悬浮颗粒物光谱吸收特性研究

用分光光度计法确定查干湖复杂光学特性水体悬浮颗粒物的光谱特性与吸光幅度,在室内可控实验中利用定量滤膜技术对2009年7月15日和10月12日两期水体采集样品处理获得了以藻类色素颗粒和非色素颗粒(无机沉积物,有机碎屑)两种光活性颗粒物质为主要贡献的总悬浮颗粒物吸收光谱,结果显示7月份总悬浮颗粒物光谱吸收谱形在400～425nm范围内呈非色素颗粒物特征,在670～690nm呈叶绿素及其附属色素特征。10月份藻类色素颗粒的光谱吸收贡献在440nm处显现出来。两期数据总体表明非色素颗粒光谱吸收系数aNAP(440)与悬浮颗粒物浓度显著线性相关(R2达到0.9292);藻类色素颗粒光谱比吸收系数ap*h(440)均值从0.145m2·mg-1增加至0.229m2·mg-1,ap*h(675)均值从0.084m2·mg-1降低至0.107m2·mg-1,以叶绿素a为主导的藻类色素颗粒光谱吸收系数aph(440)与aph(675)与叶绿素a浓度呈幂函数关系。

基于同步现场实测与卫星遥感数据的水质参数反演研究(英文)

应用2007年8月29日Landsat-5 TM多光谱影像,在现场实测支持下反演石头口门水库水质参数.在对室内水质实验获得的20个样点的7个变量进行集群分析(CA)与主成分分析(PCA)的基础上,建立起水质参数多元估算算法,最终将算法应用于影像生成石头口门水库整个区域水质参数空间分布专题图.

深圳坝光银叶树湿地园植物资源调查与管护对策

[目的]了解深圳坝光银叶树湿地园植物资源本底现状,为该园区植物资源的保护、修复与合理利用提供依据。[方法]采用野外全域调查和室内标本鉴定相结合的方法,对深圳坝光银叶树湿地园内植物群落进行鉴定与统计。[结果]共记录植物113科353属433种,优势科属为禾本科、菊科和大戟科,野生植物和园林植物分别占园区植物总种数的58.20%和32.10%。从生活型组成来看,园区植物主要由草本植物、乔木植物和灌木植物组成,分别占总种数的41.11%、29.79%和21.25%。园区特色植物包括树龄200 a以上的古银叶树33棵、红树植物16种和国家二级重点保护植物4种。园区有外来入侵植物21种。[结论]坝光银叶树湿地园植物物种组成丰富,优势科属植物集中,特色植物突出,具有重要保护价值。园区外来植物入侵风险较高但危害程度一般,需加强监管。

珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析

基于2017年11月珠江口外陆架海域表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr等7种重金属元素的调查结果,应用单因子标准指数和地累积指数法评价了研究海域表层沉积物环境质量,采用Häkanson潜在生态风险指数评价法定量评估沉积物中重金属的潜在生态风险,并利用Pearson相关性分析和主成分分析初步探究了研究海域沉积物中重金属的主要来源。结果表明:研究海域表层沉积物中7种重金属污染物含量均达到海洋沉积物质量一类标准,地累积指数显示研究海域表层沉积物环境整体处于清洁状态,部分站位中的As和Cd属轻度污染。总体来说,研究海域沉积物环境属于低潜在生态风险(综合潜在生态风险系数RI<150)。单项因子潜在生态风险由高到低为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn,研究海域西部表层沉积物重金属Cd的潜在生态风险系数均值达到中等潜在生态风险水平。Cr、Cu和Zn元素具有相近来源,主要为工业产生的陆源污染物;Pb、As和Cd元素来源相似,来源于陆源工业和农业污染经大气沉降及海上交通污染;而Hg与其他重金属元素无明显相关。

涠洲岛造礁石珊瑚群落变化特征及其环境影响因子

以涠洲岛造礁石珊瑚群落为研究对象,分析其群落物种组成、多样性、Raunkiaer频度和种间Spearman轶相关,探讨群落组成与水环境因子的相关性,并结合近10年来涠洲岛造礁石珊瑚变化情况,找出涠洲岛造礁石珊瑚群落的主导影响因素。结果表明:(1)近10年来涠洲岛造礁石珊瑚覆盖率显著降低,珊瑚形态组成趋于块状化,尽管珊瑚群落多样性较高,但群落分布较松散,群落结构较不稳定,部分优势种种间竞争较激烈。(2)悬浮物含量是影响石珊瑚群落最显著的环境因子。石珊瑚优势种群在不同水深中分布差异显著,泥沙覆盖率、营养盐对不同石珊瑚种群影响差异较大,大型海藻覆盖率在局部区域对优势珊瑚形成较强的竞争关系。(3)营养盐和泥沙沉积物的增加与涠洲岛近海养殖业及生活排污、海岸工程及海岸侵蚀密切相关。

湖泊藻类水体浮游植物色素遥感反演模型

2009年10月15～16日,在巢湖蓝藻暴发期间进行实际采样和数据分析,通过Gons和Simis算法对浮游植物色素吸收及其浓度遥感反演进行了研究.结果表明,Gons和Simis算法可以用于蓝藻水华未覆盖水体的遥感反演,而在水华覆盖水体表面时算法失效;在未覆盖水体时,Gons算法(RMSE=0.04 m-1)相对于Simis算法(RMSE=0.13 m-1)可以更好地反演浮游植物色素吸收;Simis算法可以用于巢湖藻蓝素反演,但模型参数需要重新率定.总体来说,Gons和Simis算法在巢湖取得了较好的结果,有助于浮游植物色素遥感反演后续工作的进行.

基于MODIS数据的东北地区大气水汽含量反演

利用2008年6-8月的MOD IS数据,通过两通道比值法和三通道比值法反演了东北地区的大气水汽含量,为了对比研究这两种方法,本文结合探空实测数据对反演结果进行了精度验证。结果表明,两通道比值法更适合东北地区的大气水汽含量反演,反演结果与探空实测数据线性方程的决定系数为0.81。进一步比较代表林地、农田、草地的探空站的反演值与实测值,发现两通道比值法均优于三通道比值法,其中林地的反演精度最高(方程的R2=0.92)。最后,利用两通道比值法的反演结果和土地利用分类数据对大气水汽含量的空间分布状况进行了分析,表明在其他条件相似时,大气水汽含量与土地利用类型之间有密切联系,各土地利用类型平均大气水汽含量的大小顺序在不同时间大致相同,除旱田外,均表现出水体>水田>湿地>林地>草地>未利用地的变化规律,这与下垫面蒸散情况一致。

基于脚本语言和ArcGIS类库的空间矢量数据批处理

介绍了利用VB脚本、python脚本和ArcGIS的arcpy类库编写的批处理程序,实现对地理数据点转换成面的矢量图层的批量转换,并且对矢量图层进行图层属性的批量操作。极大提高了数据处理效率,降低了重复处理造成数据错误的可能性,并且为以后海洋数据管理中海量数据的批处理功能实现以及数据可视化和空间分析奠定技术基础。

基于VIIRS卫星遥感影像的南海近岸海域透明度时空变化特征

水体透明度是评价水下光场分布的重要指标,反映了水下生物、物理和化学动力变化过程。利用不同光学类型的现场数据,分析南海近岸海域透明度对遥感反射光谱的影响,构建基于VIIRS波段设置的透明度遥感评价模型,经过验证,应用于2013—2016年VIIRS数据,揭示了南海近岸海域透明度的时空变化特征,同时讨论了VIIRS和MODIS的海洋环境监测能力。结果表明,当透明度<5.3 m时,在555 nm处出现明显反射峰,而当透明度>5.3 m时,拐点出现在488 nm处。VIIRS的R_(rs)(488)/R_(rs)(555)与透明度显著相关(R~2=0.77),适于南海近岸海域透明度的遥感评价。将该模型应用于VIIRS数据,发现南海近岸海域透明度表现为离岸较近海域透明度低于较远海域,西部低于东部。VIIRS具有较高的空间分辨率和性能,环境监测能力优于MODIS。