基于HJ1-CCD数据的漫湾库区水体悬浮物浓度遥感估算研究

发布时间：2017-09-01 08:22

  本文关键词：基于HJ1-CCD数据的漫湾库区水体悬浮物浓度遥感估算研究

  更多相关文章： 漫湾坝区 HJ-CCD 悬浮物浓度模型 暗像元 时空变化

【摘要】：总悬浮颗粒物(Total Suspended Matter,TSM)浓度是对研究区域水质进行评价的关键参数之一,对有大坝拦截的坝区河道型水体进行总悬浮物浓度监测对于评估水利设施对河道水环境的影响具有较大的现实价值。漫湾坝区作为澜沧江(湄公河在中国境内的河段部分)中游重要的河段之一,因其处于横断山脉之间,气候上存在明显的干湿季差异,河流输入存在明显不同,决定了库区水体总悬浮物浓度时间和空间上的分布差异,而且漫湾坝区属于河道型水库,水流湍急,野外观测较为困难,卫星遥感技术可以在一定时间内获取大范围地物信息,解决了野外观测不便和数据获取困难等问题。HJ-CCD卫星数据具有重返周期短、空间分率高等优点,应用于漫湾这种中小尺度坝区水体悬浮物浓度监测具有重要的应用价值。本文以漫湾坝区2009年~2014年6年的HJ-CCD数据为例,探究HJ1-CCD这类非水色卫星数据在河道型水库水质监测方面的应用潜力,以漫湾坝区总悬浮物浓度模型构建及时空变化规律分析为研究目标,进行了一些研究工作。本文研究成果如下:1)建立漫湾坝区总悬浮物浓度反演模型。基于漫湾坝区野外实验获得的实测光谱数据,建立漫湾坝区总悬浮物反演模型,并将建立的模型应用于HJ-CCD卫星数据上。建模过程中,为了使建模过程更符合统计学意义,使用4拆交叉验证的方法进行漫湾坝区的总悬浮物浓度模型的构建。通过对等效之后HJ-CCD各通道光谱之间排列组合,并以这些光谱通道的组合数为自变量因子,以总悬浮颗粒物浓度实测值为因变量,建立多项式、指数、乘幂和线性等形式的拟合模型,并对相应模型进行精度的验证与分析。通过对比分析,选择用于预测漫湾坝区水体区的反演模型为:01.151.86139757323SMbb T+×+×=,其中b3为HJ-CCD数据的第3波段。结果表明,其拟合度为0.92,均方根误差(RMSE)为4.43mg/L,平均相对误差为20.1%。2)漫湾坝区HJ1-CCD多光谱数据的大气校正。开展HJ1-CCD漫湾坝区悬浮物浓度时间序列研究,大气校正是关键。为了实现漫湾坝区HJ-CCD的大气校正,对传统暗像元的大气校正算法进行了基于实测光谱谱间关系的部分改进,并与ENVI中集成的FLAASH和QUick Atmospheric Correction(QUAC)等较为成熟的基于图像的大气校正效果进行了对比分析。结果表明,基于光谱关系改进的区域性的暗像元法大气校正效果较好,其第1波段的平均相对误差约为19.9%,第2波段和第3波段的平均相对误差分别为16.1%和17.9%。大气校正效果优于FLAASH和QUAC两种方法。3)漫湾坝区总悬浮物浓度长时间序列变化规律分析。基于收集的165景覆盖漫湾坝区的有效无云的HJ-CCD卫星数据,利用建立单波段模型估算研究区域2009年~2014年总悬浮物浓度分布,分析6年间漫湾坝区总悬浮物浓度年、季和月度变化的变化情况,以及空间变化情况。为了解研究区总悬浮物浓度分布原因,研究了其与降水、风速等自然因素之间的关系,发现漫湾坝区悬浮物浓度时间分布与与当地月累计降水数据的相关性为0.78,存在较为显著的相关性。为了了解悬浮物浓度与坝体之间的关系,研究了悬浮物浓度与距坝体之间的关系。结果发现,其悬浮物浓度分布与坝体距离的相关性不大。
【关键词】：漫湾坝区 HJ-CCD 悬浮物浓度模型 暗像元 时空变化
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X87;X52
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 论文选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及趋势10-13
• 1.2.1 总悬浮物浓度遥感反演研究近况10-11
• 1.2.2 大气校正算法研究现状11-12
• 1.2.3 长时间序列分析研究现状12-13
• 1.3 研究目标及内容、研究方法13-15
• 1.3.1 研究目标13
• 1.3.2 研究内容13-15
• 1.4 论文组织结构安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 水色遥感基础理论和方法17-21
• 2.1 水色遥感基础理论17-18
• 2.2 常见水色遥感反演方法18-20
• 2.2.1 经验模型18-19
• 2.2.2 半解析模型19
• 2.2.3 分析模型19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 研究区概况与数据源21-29
• 3.1 研究区概况21
• 3.2 实验及数据获取21-25
• 3.2.1 实验设计22-23
• 3.2.2 实测光谱数据获取23-25
• 3.3 室内试验及数据获取25-28
• 3.3.1 研究区域卫星数据及辅助数据获取25-27
• 3.3.2 悬浮物浓度数据获取27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 漫湾坝区悬浮物浓度模型的构建29-40
• 4.1 研究区数据预处理29-32
• 4.1.1 卫星数据预处理29-30
• 4.1.2 HJ-CCD的大气校正30-32
• 4.1.3 光谱数据波段等效32
• 4.2 研究区数据处理结果分析32-35
• 4.2.1 大气校正效果分析32-33
• 4.2.2 实测悬浮物浓度分布情况33-35
• 4.3 漫湾坝区悬浮物浓度模型的构建与检验35-39
• 4.3.1 悬浮物浓度反演模型的建立35-38
• 4.3.2 悬浮物浓度反演模型的检验38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 漫湾坝区总悬浮物浓度时空分布规律40-50
• 5.1 漫湾坝区总悬浮物浓度年度分布40-42
• 5.2 漫湾坝区总悬浮物浓度季节分布情况42-43
• 5.3 漫湾坝区总悬浮物浓度月度变化规律43-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 总结与展望50-52
• 6.1 总结50-51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士期间论文发表与科研情况57-58
• 致谢58

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈伟国;循环冷却水的悬浮物浓度[J];工业水处理;1996年01期

2 施坤;李云梅;刘忠华;徐yN凡;徐昕;马万泉;陆超平;;基于半分析方法的内陆湖泊水体总悬浮物浓度遥感估算研究[J];环境科学;2011年06期

3 刘晓松;光电式悬浮物浓度计[J];中国给水排水;1988年05期

4 王繁;周斌;徐建明;凌在盈;;基于实测光谱的杭州湾悬浮物浓度遥感反演模式[J];环境科学;2008年11期

5 李云梅;黄家柱;陆皖宁;石浚哲;;基于分析模型的太湖悬浮物浓度遥感监测[J];海洋与湖沼;2006年02期

6 刘堂友,匡定波,尹球;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[J];红外与毫米波学报;2004年01期

7 杨婷;张慧;王桥;马荣华;段洪涛;;基于实测高光谱数据的太湖悬浮物浓度与透明度分区[J];生态与农村环境学报;2011年04期

8 温小乐;徐涵秋;;近20年闽江福州段水域悬浮物时空变化的遥感分析[J];环境科学学报;2009年03期

9 张怀静;翟世奎;范德江;郭志刚;于增慧;曹立华;杨荣民;张晓东;;三峡工程一期蓄水后长江口及其邻近海域悬浮物浓度分布特征[J];环境科学;2007年08期

10 吕君伟;刘湘南;王晶;程军保;;基于PSO_RBF神经网络的南海近岸海域悬浮物浓度遥感反演[J];海洋环境科学;2013年05期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 韦玉春;黄家柱;光洁;李旭文;;太湖悬浮物浓度的遥感监测归一化指数模型[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

2 孙德勇;李云梅;乐成峰;黄昌春;王鑫;;太湖水体散射特性及其与悬浮物浓度关系模型[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 周湛汉 唐捷;柳钢一项技术改造实现环保和效益双赢[N];中国冶金报;2006年

2 本报记者 王乐意;废水是怎样变成“肥水”的[N];中国化工报;2000年

3 浙江省经贸委资源节约与综合利用处　文彪　连生　晓轩　王旭江;把节约放在首位[N];浙江日报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 何成龙;河流水体悬浮物的反射光谱研究[D];西南交通大学;2015年

2 邢晓达;基于HJ1-CCD数据的漫湾库区水体悬浮物浓度遥感估算研究[D];北京建筑大学;2016年

3 于炜;渤海表层悬浮物分布变异规律的研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2011年

4 杨大伟;基于实验和实测光谱的太湖悬浮物浓度估算模型研究[D];南京师范大学;2008年

5 李致博;基于支持向量机的海洋悬浮物浓度遥感反演模型研究[D];中国地质大学(北京);2012年

6 高洪雷;近岸海水表层悬浮物浓度遥感反演模型研究[D];中国地质大学(北京);2012年

7 王勇智;渤、黄、东海悬浮物浓度及输运季节变化的数值模拟[D];中国海洋大学;2006年

8 谌沁yN;基于GF-1 WFV影像的官厅水库悬浮物浓度反演及时空变化研究[D];东华理工大学;2015年

9 查桂红;基于GOCI影像的内陆水体悬浮物浓度遥感估算研究[D];南京师范大学;2013年

10 张红;基于遥感反射率分类的悬浮物浓度反演模型构建[D];南京师范大学;2011年

，

本文编号：770981