当前位置:主页 > 社科论文 > 生态环境论文 >

基于小波理论的干旱区内陆湖泊叶绿素a的TM影像遥感反演

发布时间:2018-10-12 07:44
【摘要】:叶绿素a(Chl-a)是衡量湖泊富营养化的重要指标,利用遥感技术动态监测面积较大的湖区水体中Chl-a浓度对了解湖区水质具有重要意义。以内蒙古乌梁素海为例,提出利用TM影像中的水体实测光谱进行小波去噪和光谱信号重构,并结合水质采样实测数据进行神经网络拟合,建立光谱反射率比值与Chl-a浓度的反演模型的方法。结果显示:小波理论和神经网络相结合的模型可以适用于估算乌梁素海Chl-a浓度,去噪后Chl-a浓度与光谱信号的相关系数(-0.575)较去噪前(-0.417)明显增强,去噪后的采样点光谱信号与Chl-a浓度之间表现出比原始信号更强的负相关性,证明了去噪后的观测值可进一步减弱随机误差的干扰和去除噪声,使观测数据更加逼近Chl-a浓度的真实情况,图像去噪重构结果显示重构后的光谱范围较之前有所缩窄,部分信号点得到了增强,但基本剖面结构并没有产生较大变化,反演模型的平均相对误差为0.142,与其他研究相比差别不大。反演得出的乌梁素海Chl-a浓度分布反映了污染源的分布,同时说明了乌梁素海Chl-a浓度在时空分布上呈现一定的差异,表现为丰水期呈现浅水区Chl-a浓度值高于湖心区,来水区高于其他湖区的分布趋势,枯水期乌梁素海中部呈现由西向东Chl-a浓度逐步降低的分布规律,西部呈均一化分布。反演模型基本可以满足实际预测的需要。但模型在具体应用中在影像数据采集、数据量及算法方面还有很大的改进空间,该方法的提出为干旱区大型内陆水体富营养化的实时定量遥感监测提供了新的解决方案。
[Abstract]:Chlorophyll a (Chl-a) is an important index to measure eutrophication of lakes. It is very important to use remote sensing technology to dynamically monitor the concentration of Chl-a in lake waters with large area. Taking Wuliangsuhai in Inner Mongolia as an example, the wavelet denoising and spectral signal reconstruction based on the measured spectrum of water body in TM image is proposed, and the neural network fitting is carried out by combining the measured data of water quality sampling. The inversion model of spectral reflectance ratio and Chl-a concentration is established. The results show that the model combined with wavelet theory and neural network can be used to estimate the concentration of Chl-a in Wuliangsuhai. The correlation coefficient between Chl-a concentration and spectral signal after denoising (- 0.575) is significantly higher than that before denoising (- 0.417). The negative correlation between the spectral signal and the Chl-a concentration of the sample point after denoising is stronger than that of the original signal, which proves that the observed value after denoising can further reduce the interference of random error and remove noise. The results of image denoising and reconstruction show that the spectral range of the reconstructed image is narrower than before, and some of the signal points are enhanced, but the structure of the basic profile has not changed greatly. The average relative error of the inversion model is 0.142, which is not different from other studies. The inverse Chl-a concentration distribution in the Wuliangsu Sea reflects the distribution of the pollution sources. It also shows that the Chl-a concentration in the Wuliangsu Sea is different in time and space distribution, which shows that the concentration of Chl-a in shallow water is higher than that in the center of the lake in the high water period. The distribution trend of the coming water area is higher than that of other lakes. In the dry season, the concentration of Chl-a in the middle of Wuliangsu Sea decreases gradually from west to east, and the distribution of Chl-a in the west is uniform. The inversion model can basically meet the needs of actual prediction. However, there is still much room for improvement in image data acquisition, data volume and algorithm in the practical application of the model. This method provides a new solution for real-time quantitative remote sensing monitoring of eutrophication of large inland water bodies in arid areas.
【作者单位】: 巴彦淖尔市环境科学研究所;山西大学环境与资源学院;山西大学黄土高原研究所;
【基金】:国家水污染防治专项(乌梁素海综合整治项目)
【分类号】:X87

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴燕锋;赵海珍;巴特尔·巴克;李维;魏小琴;Hamido Rasulov;;塔吉克斯坦瓦赫什河流域干湿演变特征[J];干旱区研究;2015年04期

2 姚霞;王雪;黄宇;汤守鹏;田永超;曹卫星;朱艳;;应用近红外光谱法估测小麦叶片糖氮比[J];应用生态学报;2015年08期

3 肖博文;成文连;姚荣;刘华民;刘玉虹;;内蒙古乌梁素海N、P的变化趋势研究[J];水资源与水工程学报;2015年01期

4 刘朝相;宫兆宁;赵文吉;崔天翔;林川;张翼然;;基于SVM模型的妫水河叶绿素a浓度的遥感反演[J];遥感技术与应用;2014年03期

5 谭枭;王希;王秀茹;刘兰妹;王红雷;;基于GIS的乌梁素海东岸上游地区水土流失动态变化研究[J];水土保持通报;2014年01期

6 郭宇龙;李云梅;吕恒;王珊珊;王永波;;基于主成分降维的总悬浮物浓度遥感估算模型适用性分析[J];湖泊科学;2013年06期

7 桑燕芳;王中根;刘昌明;;小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望[J];地理科学进展;2013年09期

8 何红曼;米海存;霍艾迪;Xunhong Chen;;西安市曲江南湖富营养化遥感监测与评价[J];中国水土保持;2013年09期

9 王琦;孟伟;马云峰;史玉强;胡筱敏;;基于HJ-1卫星的大伙房水库叶绿素a浓度反演模型研究[J];安全与环境学报;2013年04期

10 秦伯强;高光;朱广伟;张运林;宋玉芝;汤祥明;许海;邓建明;;湖泊富营养化及其生态系统响应[J];科学通报;2013年10期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨传训;张正栋;张倩;董才文;万露文;;1955—2012年韩江入海径流量和输沙量多尺度变化特征[J];华南师范大学学报(自然科学版);2017年03期

2 王亚琼;薛培英;耿丽平;陈苗苗;孙洪欣;王殿武;冯宇佳;王晓美;;白洋淀沉积物-沉水植物-水系统氮、磷分布特征[J];水土保持学报;2017年03期

3 赖先齐;王江丽;张凤华;李鲁华;张伟;帕尼古丽·阿汗别克;;中国绿洲研究发展进程的探讨与展望[J];干旱区研究;2017年03期

4 赵光楠;吴德东;潘宝源;;镜泊湖富营养化评价及防治对策研究[J];环境科学与管理;2017年05期

5 罗建美;霍永伟;韩晓庆;;基于HJ卫星的近岸Ⅱ类水体叶绿素a浓度定量遥感反演研究——以滦河口北部海域为例[J];海洋学报;2017年04期

6 陈波;闫浩;张庭廷;;高等植物化感作用在抑制藻类研究中的应用[J];皖西学院学报;2017年02期

7 吴凯;王晓琳;王高旭;吴永祥;;1961年-2014年西辽河流域降水时空变异性诊断[J];南水北调与水利科技;2017年02期

8 聂毅磊;贾纬;曾艳兵;罗立津;陈星伟;庄鸿;陈宏;;两株好氧反硝化聚磷菌的筛选、鉴定及水质净化研究[J];生物技术通报;2017年03期

9 曹永强;张亮亮;王学凤;高璐;;辽宁省夏季降水量和极端雨量日时空变化特征分析[J];干旱区地理;2017年02期

10 张亮亮;曹永强;朱明明;;近50年辽宁省大雨与暴雨时空变化特征分析[J];水利水运工程学报;2017年01期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘忠;黄峰;李保国;;基于经验模态分解的中国粮食单产波动特征及影响因素[J];农业工程学报;2015年02期

2 徐建文;居辉;刘勤;李迎春;;黄淮海平原典型站点冬小麦生育阶段的干旱特征及气候趋势的影响[J];生态学报;2014年10期

3 覃志年;胡娅敏;陈丽娟;;广西夏季降水的多时间尺度特征及影响因子[J];应用气象学报;2013年05期

4 王琦;孟伟;马云峰;史玉强;胡筱敏;;基于HJ-1卫星的大伙房水库叶绿素a浓度反演模型研究[J];安全与环境学报;2013年04期

5 包淑梅;姚荣;成文联;刘玉虹;刘华民;王立新;;我国湖泊湿地面临的问题及其对策研究[J];水资源与水工程学报;2013年04期

6 刘新华;徐海量;凌红波;翟新博;赵新风;戴岳;;阿克苏河源流区径流量与降水量丰枯变化和相关性研究[J];冰川冻土;2013年03期

7 袁宏林;龚令;张琼华;王晓昌;;基于BP神经网络的皂河水质预测方法[J];安全与环境学报;2013年02期

8 杜加强;郭杨;房孝磊;刘成程;王丽霞;沈云;张林波;;近50a黄河上游气候变化趋势和干湿界线波动分析[J];干旱区研究;2013年02期

9 宦克为;刘小溪;郑峰;蔡小龙;于素平;石晓光;;基于蒙特卡罗特征投影法的小麦蛋白质近红外光谱测量变量选择[J];农业工程学报;2013年04期

10 赵一飞;张勃;张多勇;张建香;何旭强;孙力炜;;甘肃河东地区地表湿润特征及其气候影响因子[J];地理科学进展;2013年01期

【相似文献】

相关期刊论文 前7条

1 吴传庆;王桥;王文杰;王昌佐;;利用TM影像监测和评价大亚湾温排水热污染[J];中国环境监测;2006年03期

2 梅卓华;;基于TM影像的县级土地利用动态监测[J];中国环境监测;2013年05期

3 武文波,王广军,王忠义;TM影像在土地利用现状调查中的应用[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2002年02期

4 董光贵;贵州贞丰背斜区卫星TM影像特征与金矿关系初探[J];贵州地质;1996年04期

5 吴宁;;基于TM影像的文山州岩溶地区石漠化监测[J];西南林学院学报;2009年01期

6 贺振;;基于TM影像的商丘市区土地利用变化动态监测[J];资源与产业;2010年05期

7 ;[J];;年期

相关会议论文 前2条

1 陈阳;范建容;郭芬芬;曾珍;;基于时空数据融合模型的TM影像云去除方法研究[A];山地环境与生态文明建设——中国地理学会2013年学术年会·西南片区会议论文集[C];2013年

2 刘振波;查勇;倪绍祥;;多时相TM影像遥感监测东亚飞蝗灾害的方法[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年

相关硕士学位论文 前7条

1 付强;TM影像在森林资源二类调查中的应用研究[D];南京林业大学;2008年

2 孙安利;基于TM影像的棉花旱情遥感监测[D];西安科技大学;2010年

3 师银芳;基于TM影像的祁连山冰沟实验区积雪信息提取研究[D];西北师范大学;2012年

4 乔远英;基于遥感TM影像纹理特征的长江河口流态信息分析[D];华东师范大学;2014年

5 张月鑫;基于TM影像的哈尔滨市热环境变化研究[D];东北师范大学;2014年

6 张红丽;基于TM影像的山西省耕地土壤有机质空间分布与变化特征研究[D];山西农业大学;2013年

7 姚爱冬;基于TM影像的戈壁信息提取及地表砾石粒径反演研究[D];中国林业科学研究院;2014年



本文编号:2265336

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2265336.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户61f35***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com