渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演模型研究

发布时间：2017-08-06 14:13

  本文关键词：渤海湾近岸海域悬浮泥沙浓度遥感反演模型研究

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【摘要】：海岸带是联系海洋与陆地的重要场所，是两者物质与能量互相作用、互相交换的过渡地带，拥有丰富的自然资源，且人类活动剧烈，与人们的生产生活息息相关。悬浮泥沙浓度是评价海洋水体水质与环境的重要参数之一，它不仅决定了水体透明度、浑浊度等光学特性，还对海洋环境、海岸建设等具有重要意义。渤海湾作为渤海三大海湾之一，不仅在自然资源上占有重要地位，从社会经济的角度来说对我国也非常重要，近些年来，有越来越多的工程在这里开展、建设。所以，对渤海湾进行悬浮泥沙监测，具有重要意义。遥感技术是当前大尺度海洋生态环境监测的重要手段，相比于传统的海上船只有限点的测量，它可以实现对海洋水体实时、连续、大范围监测。用遥感反演渤海湾悬浮泥沙浓度是一种较好的手段，对海洋环境、建设又具有现实的指导意义。 遥感反演悬浮泥沙浓度的关键在于建立遥感信息与悬浮泥沙浓度之间的定量化模型，然而悬浮泥沙的复杂光学特性使遥感反演具有较强的区域性和时态性，对于近岸海域这种水体组分复杂的二类水体，并不存在一种通用反演模型，需要根据研究区含沙水体光谱特性，并结合其它相关因素，才能建立起精度高且具有一定推广性的反演模型。 本文在野外实测悬浮泥沙浓度、粒径和光谱数据的基础上，通过分析研究区水体光谱特征，构建了遥感反射率与悬浮泥沙浓度之间的统计回归、主成分分析和神经网络三种模型，以及将粒径作为一种影响因子考虑的二元模型。另外，利用多波段准分析算法（QAA）建立遥感反射率和悬浮泥沙浓度之间的半分析模型。在此基础上，对不同模型的优缺点进行了对比、分析。最后，利用LANDSAT5-TM数据，应用反演模型，得到研究区悬浮泥沙浓度分布图，分析研究区悬浮泥沙含量及空间分布特点，并结合前人相关研究，简要分析了研究区悬浮泥沙形成的驱动因素。 本文主要研究内容包括： ⑴渤海湾含沙水体光谱特性研究 ⑵渤海湾悬浮泥沙浓度一元经验模型研究（统计回归、主成分分析、神经网络模型） ⑶考虑粒径影响的渤海湾悬浮泥沙浓度二元经验模型研究（统计回归、主成分分析、神经网络模型） ⑷基于多波段准分析算法(QAA)的固有光学量估算 ⑸渤海湾悬浮泥沙浓度半分析模型的建立 ⑹反演模型比较与应用 ⑺反演结果及其动因分析 研究结果表明： ⑴研究区水体呈现典型的二类水体光谱特性，光谱曲线呈现双峰特征，第一峰在550-600nm之间，第二峰在800nm附近。 ⑵建立悬浮泥沙浓度与遥感反射率的一元经验模型中主成分分析算法精度最好，绝对误差为3.46mgL-1，相对误差为26.54%，均方根误差为4.44mgL-1；神经网络模型精度较差。 ⑶除统计回归模型以外，，考虑粒径的二元反演模型精度好于同算法的一元模型，且二元神经网络模型反演精度最高，绝对误差为2.98mgL-1，相对误差为24.23%，均方根误差为4.16mgL-1；统计回归模型反演效果较差。 ⑷基于QAA算法建立的半分析模型，模型精度高，是所有模型中反演效果最好的，绝对误差为2.49mgL-1，相对误差为16.07%，均方根误差为4.30mgL-1。 ⑸在本文所建的所有模型中，半分析模型与二元神经网络模型反演效果好，主成分模型次之，统计回归模型反演效果一般，而一元神经网络模型的反演效果并不理想。 ⑹渤海湾悬浮泥沙浓度处于中等泥沙浓度区域，主要集中分布在20-60mgL-1范围，并呈现出南部海域泥沙浓度高于北部海域、近岸水体高于深海水体的特点。 ⑺渤海湾泥沙分布特点主要受入海径流携带泥沙和人类活动的共同影响。
【关键词】：悬浮泥沙浓度 遥感反演模型 QAA算法 渤海湾
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P237;P714
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 选题背景与研究意义13-16
• 1.1.1 选题背景13-15
• 1.1.2 研究意义15-16
• 1.2 国内外悬浮泥沙浓度遥感研究进展16-21
• 1.2.1 国外研究进展16-18
• 1.2.2 国内研究现状18-20
• 1.2.3 存在问题分析20-21
• 1.3 本文研究思路与研究内容21-25
• 1.3.1 主要研究思路21-22
• 1.3.2 技术路线22-23
• 1.3.3 各章研究内容23-25
• 第二章 水色遥感理论基础25-35
• 2.1 水色遥感的原理25-30
• 2.1.1 水体分类25-26
• 2.1.2 水色遥感物理量26-28
• 2.1.3 水体辐射传输原理28-30
• 2.2 水色遥感反演模型30-33
• 2.2.1 经验模型30-31
• 2.2.2 理论模型31-33
• 2.2.3 半分析模型33
• 2.3 水色遥感传感器33-35
• 2.3.1 水色卫星传感器33-34
• 2.3.2 其它卫星传感器34-35
• 第三章 研究区概况及数据采集与处理35-49
• 3.1 研究区概况35-37
• 3.1.1 区位条件35-36
• 3.1.2 地质地貌36
• 3.1.3 水文气象特征36-37
• 3.1.4 资源条件37
• 3.1.5 社会经济特征37
• 3.2 水体光谱测量与数据处理37-41
• 3.2.1 水体光谱测量原理37-39
• 3.2.2 现场水体光谱测量方法39-40
• 3.2.3 实测水体光谱数据处理40-41
• 3.3 水体悬浮泥沙浓度与粒径测量41
• 3.4 实测数据特征分析41-44
• 3.4.1 悬浮泥沙浓度分析41-43
• 3.4.2 悬浮泥沙粒径分析43-44
• 3.5 遥感数据获取与预处理44-49
• 3.5.1 LANDSAT5-TM 数据介绍44-45
• 3.5.2 遥感数据预处理45-49
• 第四章 水体悬浮泥沙浓度遥感反演经验模型49-63
• 4.1 建立悬浮泥沙浓度统计回归反演模型49-53
• 4.1.1 遥感反射率与悬浮泥沙浓度相关分析49-50
• 4.1.2 统计回归模型建立50-51
• 4.1.3 考虑粒径的统计回归模型建立51-53
• 4.2 建立悬浮泥沙浓度主成分反演模型53-55
• 4.2.1 主成分波段的选择53-54
• 4.2.2 主成分模型建立54
• 4.2.3 考虑粒径的主成分反演模型建立54-55
• 4.3 建立悬浮泥沙浓度神经网络反演模型55-63
• 4.3.1 神经网络模型55-56
• 4.3.2 神经网络结构设计56-57
• 4.3.3 神经网络模型建立57-60
• 4.3.4 考虑粒径神经网络反演模型60-63
• 第五章 水体悬浮泥沙浓度遥感反演半分析模型63-69
• 5.1 固有光学量63-64
• 5.2 QAA 算法估算固有光学量64-65
• 5.3 固有光学量与悬浮泥沙浓度相关分析65-67
• 5.4 固有光学量与表观光学量理论分析67-68
• 5.5 半分析模型建立68-69
• 第六章 遥感反演模型比较与应用69-75
• 6.1 反演模型比较69-72
• 6.2 反演模型应用72-73
• 6.3 反演结果分析73-75
• 结论与展望75-78
• 主要结论75-76
• 创新点76-77
• 展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

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1 乐华福,林寿仁,赵太初,陈立娣;近海Ⅱ类海水反射率与表面悬浮泥沙相关性的研究[J];国土资源遥感;2000年01期

2 丁晓英;许祥向;;应用遥感技术分析韩江河口悬沙的动态特征[J];国土资源遥感;2007年03期

3 潘德炉,林寿仁,李淑菁,毛志华;海洋水色遥感在海岸带综合管理中的应用[J];航天返回与遥感;2001年02期

4 周良明,刘玉光,郭佩芳;渤海和北黄海水色光谱的特征分析[J];海洋通报;2005年02期

5 邓明,黄伟,李炎;珠江河口悬浮泥沙遥感数据集[J];海洋与湖沼;2002年04期

6 汪小钦,陈崇成;遥感在近岸海洋环境监测中的应用[J];海洋环境科学;2000年04期

7 朱建华;分光光度计测量2类水体光谱吸收系数的关键技术[J];海洋技术;2003年01期

8 汪小勇,李铜基,唐军武,杨安安;二类水体表观光学特性的测量与分析——水面之上法方法研究[J];海洋技术;2004年02期

9 张义丰,李凤新;黄河、滦河三角洲的物质组成及其来源[J];海洋科学;1983年03期

10 黄海军,李成治,郭建军;黄河口海域悬沙光谱特征的研究[J];海洋科学;1994年05期

本文编号：630151