渤海与北黄海CDOM遥感反演算法及其时空分异规律研究
发布时间：2020-09-03 07:56
有色可溶性有机物(chromophoric dissolvable organic matter,CDOM)是水质环境监测的一个重要的光学指标,对海洋的初级生产力、海洋生态、生物化学过程、水动力环境与物质输送的研究有着重要的意义。本文以渤海、北黄海为研究区域,基于MODISA(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer-Aqua)卫星数据,建立了适用于研究区域的CDOM遥感反演算法,并融入长时间序列卫星数据分析研究区域的CDOM的时空分布特征及其时空分异规律,最后,结合CDOM特性进行了遥感应用讨论。主要研究内容包括以下几点:(1)基于多个航次数据集,分析CDOM与遥感反射率之间的关系,建立了适用于研究区域的经验算法,并将算法应用于MODISA卫星序列数据。模型验证结果表明,应用于MODISA的CDOM遥感反演算法能够较准确地估算研究区域的CDOM时空分布特征。实测数据集模型验证指标如下,判定系数(R2)为0.78,平均相对百分误差(APD)为15.9%,均方根误差(RMSE)为0.92(ppb)。算法应用于卫星,匹配卫星数据验证精度也较高,R2 为 0.61,APD 为 25.3%,RMSE 为 1.18(ppb)。(2)利用建立的CDOM遥感反演算法,绘制2003-2016年CDOM的时空分布图谱,讨论研究区域的CDOM的年际变化、季节变化,结果表明:CDOM的时空分布存在着明显的季节和空间差异。空间上,渤海海域高于渤海海峡海域,北黄海海域最低,基本趋势表现为近岸高,离岸低;季节上,冬季CDOM浓度值最高,夏季最低,春季和秋季的值介于两者之间;夏季,近岸水域显著增大;春秋季,北黄海海域显著增大,北黄海季节变化差异最显著。(3)讨论CDOM时空分布变化成因。结果表明,主要是两大来源(陆源输入和有机质降解产生的CDOM)主导着CDOM的时空差异。河口、近岸水域(如黄河口),陆源输入为主导因素,同时由于水体营养盐丰富,有益于浮游植物生长,有机质降解产生的CDOM也相对较高,两者的共同作用下,CDOM常年处于较稳定的高值;离岸水域(北黄海),陆源输入带来的影响减小,有机质降解产生的CDOM影响显著,存在明显的季节差异,春秋季浮游植物的暴发会导致CDOM的增加。(4)基于CDOM自身特性进行遥感应用讨论,结果表明,CDOM的时空分布与海水运动有着密切的联系;根据CDOM可作为水团示踪剂这一特性,尝试基于CDOM的值阈设定,利用遥感从空间上识别水团,但是由于算法精度、卫星分辨率等因素的限制,只能粗略识别覆盖范围较大的水团。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X87;X834
【部分图文】：
文章结构逡逑第一章前言。本章主要介绍研宄背景及意义，国内外关于ＣＤＯＭ的遥感研究和时逡逑布研宄的主要进展及存在的一些问题，在此基础上提出本文的研宄目标、研究内容逡逑技术路线。逡逑二章研宄区域与数据介绍。主要介绍了研宄区域的概括，现场观测数据的获取，逡逑影像的获取以及主要数据处理过程，逡逑第三章基于实测数据集，建立适用于研宄区域的ＣＤＯＭ经验遥感反演算法，并比逡逑有ＣＤＯＭ算法的适用性与精度。逡逑四章Ｃ．ＤＯＭ的时空分异特征讨论。本章主要针对第二章建立的ＣＤＯＭ反演算逡逑８逡逑
逦逦南京信息工程大学硕士学位论文第二章研究区域与数据介绍逡逑２．１研宄区域概述逡逑渤海是中国的内海，也是西太平洋的一部分，位于辽东半岛和胶州半岛之间，被宁省、河北省、天津市、山东省环抱，仅东部以澍海海峡与北黄海相连。渤海面积约７７ｘｌ０３ｋｍ２，平均深度１８ｍ。北黄海是由辽东半岛、山东半岛和朝鲜半岛包围的一个半逡逑封闭海域，面积约为８ｘｌ０３ｋｍ２，平均深度４０ｍ。黄河作为渤海的第一大河提供了主要的逡逑淡水来源，黄海是渤海的主要盐度来源，这一过程影响着渤海到北黄海的水动力过程和逡逑水质生态环境的变化。逡逑Ａ邋１邋Ｎ逡逑
第三章ＣＤＯＭ反演模型逡逑３．１光谱分析逡逑下图３．１是实测遥感反射率光谱曲线，波长范围从４００－７００ｎｍ，图中红色虚线表示逡逑全波段下，单个波段与实测ＣＤＯＭ值之间的相关系数。从光谱曲线来看，曲线的形式逡逑展现的是典型的二类水体光谱，可见研究区域的水体类型属于二类浑浊水体。４００－４５０ｎｍ逡逑间光谱曲线值都比较低，这主要是由于短波波段的ＣＤＯＭ的强吸收所造成的。５５０ｎｍ逡逑附近出现一个峰值，这一峰值的主要是由于悬浮颗粒物的影响。在６７８ｎｍ附近，还存在逡逑一个小的峰值，这主要是由于叶绿素的吸收造成的。相关系数曲线与Ｒｒｓ光谱曲线趋势逡逑十分相似，可见悬浮颗粒物、叶绿素等对ＣＤＯＭ有一定的影响，如果要较准确地从光逡逑谱曲线反演得到ＣＤＯＭ信息，需要考虑悬浮颗粒物和叶绿素等的影响。逡逑０．０８逦０．８逡逑０邋０７＇逦户…逡逑°．。６．逡逑０．０５邋逦逦＼邋＊邋０．５邋＾逡逑安邋——邋－ｒｒ邋＾逦Ｓ逡逑００３邋■逦°－３邋５逡逑：：：浯v嵋诲义希矗埃板危矗担板危担埃板危担担板危叮埃板危叮担板危罚埃板义希祝幔觯澹欤澹睿纾簦桢澹ǎ睿恚╁义贤迹常卞澹玻埃保茨昵锛尽ⅲ玻埃保的晗募尽ⅲ玻埃保赌晗募尽ⅲ玻埃保纺甓舅母龊酱问挡庖８蟹瓷渎使馄浊咤义希ê焐橄呤牵茫茫模埃陀敫貌ǘ蜗拢遥颍蟮南喙叵凳撸╁义舷峦迹常彩且８蟹瓷渎使馄椎钠骄怠⒈曜疾钜约氨湟煜凳咄肌１曜疾钣肫骄义现档那咔魇剖窒嗨
本文编号：2811168
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X87;X834
【部分图文】：
文章结构逡逑第一章前言。本章主要介绍研宄背景及意义，国内外关于ＣＤＯＭ的遥感研究和时逡逑布研宄的主要进展及存在的一些问题，在此基础上提出本文的研宄目标、研究内容逡逑技术路线。逡逑二章研宄区域与数据介绍。主要介绍了研宄区域的概括，现场观测数据的获取，逡逑影像的获取以及主要数据处理过程，逡逑第三章基于实测数据集，建立适用于研宄区域的ＣＤＯＭ经验遥感反演算法，并比逡逑有ＣＤＯＭ算法的适用性与精度。逡逑四章Ｃ．ＤＯＭ的时空分异特征讨论。本章主要针对第二章建立的ＣＤＯＭ反演算逡逑８逡逑
逦逦南京信息工程大学硕士学位论文第二章研究区域与数据介绍逡逑２．１研宄区域概述逡逑渤海是中国的内海，也是西太平洋的一部分，位于辽东半岛和胶州半岛之间，被宁省、河北省、天津市、山东省环抱，仅东部以澍海海峡与北黄海相连。渤海面积约７７ｘｌ０３ｋｍ２，平均深度１８ｍ。北黄海是由辽东半岛、山东半岛和朝鲜半岛包围的一个半逡逑封闭海域，面积约为８ｘｌ０３ｋｍ２，平均深度４０ｍ。黄河作为渤海的第一大河提供了主要的逡逑淡水来源，黄海是渤海的主要盐度来源，这一过程影响着渤海到北黄海的水动力过程和逡逑水质生态环境的变化。逡逑Ａ邋１邋Ｎ逡逑
第三章ＣＤＯＭ反演模型逡逑３．１光谱分析逡逑下图３．１是实测遥感反射率光谱曲线，波长范围从４００－７００ｎｍ，图中红色虚线表示逡逑全波段下，单个波段与实测ＣＤＯＭ值之间的相关系数。从光谱曲线来看，曲线的形式逡逑展现的是典型的二类水体光谱，可见研究区域的水体类型属于二类浑浊水体。４００－４５０ｎｍ逡逑间光谱曲线值都比较低，这主要是由于短波波段的ＣＤＯＭ的强吸收所造成的。５５０ｎｍ逡逑附近出现一个峰值，这一峰值的主要是由于悬浮颗粒物的影响。在６７８ｎｍ附近，还存在逡逑一个小的峰值，这主要是由于叶绿素的吸收造成的。相关系数曲线与Ｒｒｓ光谱曲线趋势逡逑十分相似，可见悬浮颗粒物、叶绿素等对ＣＤＯＭ有一定的影响，如果要较准确地从光逡逑谱曲线反演得到ＣＤＯＭ信息，需要考虑悬浮颗粒物和叶绿素等的影响。逡逑０．０８逦０．８逡逑０邋０７＇逦户…逡逑°．。６．逡逑０．０５邋逦逦＼邋＊邋０．５邋＾逡逑安邋——邋－ｒｒ邋＾逦Ｓ逡逑００３邋■逦°－３邋５逡逑：：：浯v嵋诲义希矗埃板危矗担板危担埃板危担担板危叮埃板危叮担板危罚埃板义希祝幔觯澹欤澹睿纾簦桢澹ǎ睿恚╁义贤迹常卞澹玻埃保茨昵锛尽ⅲ玻埃保的晗募尽ⅲ玻埃保赌晗募尽ⅲ玻埃保纺甓舅母龊酱问挡庖８蟹瓷渎使馄浊咤义希ê焐橄呤牵茫茫模埃陀敫貌ǘ蜗拢遥颍蟮南喙叵凳撸╁义舷峦迹常彩且８蟹瓷渎使馄椎钠骄怠⒈曜疾钜约氨湟煜凳咄肌１曜疾钣肫骄义现档那咔魇剖窒嗨
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