舟山海域悬浮泥沙遥感反演与动力因素分析

发布时间：2020-04-25 17:41

【摘要】：舟山地处长江口南部,杭州湾东部,是长江口水体南下和杭州湾水体东流的必经之地,因此水体含沙量较高。水体内悬浮泥沙浓度变化,一方面会影响水质,降低河口的初级生产力,从而影响河口及邻近海域渔业和经济的发展以及生态系统的正常运作;另一方面,影响航道建设,筑库建坝等人类活动。因此,监测舟山海域内的泥沙浓度动态变化显得尤为重要。为了探究这一变化,本文利用拥有每小时高时间分辨率的地球静止海洋水色成像仪(Geostationary Ocean Color Imager)数据,通过MODTRAN大气辐射传输模型实现对影像数据的大气校正。结合实测数据,建立了基于单波段、波段比值和多波段组合的悬浮泥沙浓度反演模型,并应用于GOCI数据反演舟山海域表层悬浮泥沙浓度。最后根据当地的潮汐水位数据分析泥沙浓度变化趋势。研究结果表明:1.研究区内,不同悬浮泥沙浓度的水体,反射率曲线均存在双峰,第一主峰出现在570nm左右,次主峰位于810nm左右。在400nm~500nm,反射值相对较低且呈缓慢反射率趋向于不断上升,这是由于悬浮泥沙浓度高导致的反射;在650nm和700nm处没有出现较明显的吸收峰和反射峰,可见叶绿素a浓度较低,吸收和反射作用不明显,因此本研究区内的水体的含沙量较高。2.采用MODTRAN对GOCI影像进行大气校正,利用准同步数据做对比,结果表明,该方法的校正结果较接近于实测光谱曲线,从而能从影像中获得较真实的遥感反射率数据,实现监测悬浮泥沙浓度的日变化。3.根据GOCI L1B波段设置与实测数据,构建相应的悬浮泥沙浓度反演模型,其中以B7/(B4+B5)为因子的二次模型为最优模型,均方根误差为0.0552g/L,平均相对误差为17.05%。4.研究区泥沙时空分布表现为:在空间分布上,研究区海水在行进过程中受岛屿影响,流速流向发生改变。部分泥沙在岛屿西面沉积,导致西面的泥沙浓度普遍高于东面。岛屿周围泥沙含量最高,含沙量一般在0.45g/L左右,开阔水体的含沙量则在0.1g/L上下浮动;在时间上,一天内,悬浮泥沙浓度有较明显的变化,随着水位的下降,泥沙浓度增加;随着水位的上升,泥沙浓度波动下降。这主要是由于涨落潮时外海水体流入,湾内水体流出,即泥沙平移作用导致。
【图文】：

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③基于 GOCI 数据的波段特征以及波谱信息，结合实测数据，建立舟山海域悬浮泥沙浓度反演模型。④基于所构建的模型，分析潮汐等动力因素对舟山海域悬浮泥沙浓度时空变化的影响。⑤研究地形及区位特征对悬浮泥沙浓度空间变化的影响。本文的特色在于采用 GOCI L1B 数据进行舟山海域Ⅱ类水体悬浮泥沙反演，基于大气辐射传输过程的 MODTRAN 大气模型进行大气校正，获得较真实的离水辐射率，建立精度较高的经验统计模型，并进行验证，结果可以为舟山海域泥沙检测，建立精度更高的反演模型提供理论基础，文中对泥沙时空变化的研究也为进一步研究舟山泥沙运移机制提供理论依据。1.4 论文技术路线本文研究技术路线如下图 1-1 所示：

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第二章研究区与数据2.1 研究区概况舟山海域位于东海西部、杭州湾以东，属于亚热带季风气候，四季分明，冬暖夏凉。舟山素有“东海鱼仓”之称，得天独厚的地理条件，令其成为我国最大的渔场——舟山渔场，渔业资源极其丰富。除此之外，舟山还拥有丰富的潮汐能、风能以及海底油气的资源。宁波—舟山港的货物吞吐量位列全球第一，是长江三角洲和长江流域对外开放的海上门户和通道。2.1.1 区位条件舟山位于长江口以南、杭州湾以东的浙江北部沿海，属浙东丘陵向海延伸的部分，毗邻东海，介于 121°31′E—123°25′E,29°32′N —31°04′N 之间，总面积22000km2，其中海域面积为 20800 km2[65]。其海域内岛屿众多，星罗棋布，大约有 1390个岛屿，呈西南—东北走向，为我国沿海最大的岛群。海岸线总长 2447.87 公里，水深大于 15 米的岸线长 200.7 公里[66]。研究区范围 121°45′E~122°30′E，29°35′~30°40′，，具体地理位置如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P715.7

【参考文献】