梁子湖水质遥感影像反演模型和时空变化格局研究
发布时间：2020-12-12 09:31
湖泊是内陆水体重要的组成部分,近几十年来,随着全球气候变化和人类活动的影响,全球许多湖泊面临水质下降、水体富营养化和水生态系统破坏等一系列问题,湖泊水质的监测对湖泊的管理和治理具有重要的意义。遥感技术具有快速、范围广、成本低等特点,为湖泊水质的长期大范围动态监测提供可能。梁子湖是湖北省面积第二、容水量第一的湖泊,是中国水生生物多样性最丰富、植被覆盖率最高的湖泊之一。本文以梁子湖为例,利用LandsatETM+/OLI多光谱数据和实测水质数据,构建了水质遥感监测模型,结合2007-2016年梁子湖水质参数反演结果,分析了十年来梁子湖水质的时空变化格局及主要影响因素。本文主要研究结果如下:（1）构建了多光谱影像水质参数模型。利用Landsat多光谱影像构建了梁子湖水体透明度、总悬浮物浓度、叶绿素a浓度、总氮浓度和总磷浓度的遥感反演模型。Landsat蓝波段和近红外波段与水体透明度有很好的相关性并且近红外和蓝波段的比值能很好地反演水体透明度;Landsat绿波段和蓝波段的比值与水体总悬浮浓度有很好的相关性并能很好地反演水体总悬浮物浓度;Landsat近红外波段和红波段的比值与水体叶绿素a浓度...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１梁子湖区域真彩色影像
影像数据包括８个波段（波段设计），ｂａｎｄ?１?－?ｂａｎｄ?５和ｂａｎｄ?７的空间分辨率为??３０米，ｂａｎｄ?６的空间分辨率为６０米，ｂａｎｄ?８的空间分辨率为１５米，南北的扫??描范围大约为１７０?ｋｍ，东西的扫描范围大约为１８３?ｋｍ。图２．２为有条带缺失的??梁子湖区域Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋影像。??图２．２?Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋条带缺失影像。??ｔ?＊??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｄａｔａ?ｇａｐ?ｏｆ?Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋?ｉｍａｇｅｓ．??１３??
另外还需要影像区域的海拔高程、选择大气模型、气溶胶模型。本文ＦＬＡＡＳＨ??大气校正在ＥＮＶＩ?（Ｔｈｅ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｆｏｒ?Ｖｉｓｕａｌｉｚｉｎｇ?Ｉｍａｇｅｓ）遥感图像处理软件中??进行，大气校正前后效果如图２．３所示。??ａ?ｂ??图２．３?Ｌａｎｄｓａｔ影像大气校正前后真彩色图。（ａ）大气校正前：（ｂ）大气校正后。??Ｆｉｇ?２．３?Ｔｈｅ?ｎａｔｕｒａｌ?ｃｏｌｏｒ?ｂａｎｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?Ｌａｎｄｓａｔ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ??ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ．??２．３．２梁子湖水体提取??本文米用归一化差异水体指数ＮＤＷＩ?（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｗａｔｅｒ?Ｉｎｄｅｘ）对??梁子湖水体进行提取，ＮＤＷＩ是基于绿波段和近红外波段的归一化比值指数??（ＭｃＦｅｅｔｅｒｓ，１９９６），其表达式为：??ｎｄｗｉ＾Ｓ；－Ｓ?公式⑷??式中，为绿波段的地表反射率；为近红外波段的地表反射率。??通过对梁子湖地区的Ｌａｎｄｓａｔ影像计算ＮＤＷＩ，结果如图２．４，然后对ＮＤＷＩ??影像进行二值化和矢量化
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种沉水植物对夏季高温强光照环境的生理响应[J]. 王亚林,高园园,于丹,刘春花. 水生态学杂志. 2015(05)
[2]基于MODIS的海州湾可溶性无机氮浓度遥感监测研究[J]. 许勇,张鹰,陈洪全,张东. 海洋科学进展. 2011(01)
[3]基于MODIS影像估测太湖蓝藻暴发期藻蓝素含量[J]. 马荣华,孔维娟,段洪涛,张寿选. 中国环境科学. 2009(03)
[4]湖泊水色遥感研究进展[J]. 马荣华,唐军武,段洪涛,潘德炉. 湖泊科学. 2009(02)
[5]基于高光谱数据和MODIS影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度估算[J]. 刘茜,David G Rossiter. 遥感技术与应用. 2008(01)
[6]水体悬浮泥沙动态监测的遥感反演模型对比分析——以鄱阳湖为例[J]. 陈晓玲,吴忠宜,田礼乔,陈莉琼,叶艺. 科技导报. 2007(06)
[7]两种沉水植物黑藻和伊乐藻的种间竞争[J]. 许经伟,李伟,刘贵华,张利静,刘文治. 植物生态学报. 2007(01)
[8]环厦门海域水色变化的多光谱多时相遥感分析[J]. 徐涵秋. 环境科学学报. 2006(07)
[9]Integrated Evaluation of Ecological Security at Different Scales Using Remote Sensing: A Case Study of Zhongxian County, the Three Gorges Area, China[J]. ZUO Wei1,2, ZHOU Hui-Zhen2, ZHU Xiao-Hua3, WANG Qiao4, WANG Wen-Jie4 and WU Xiu-Qin5 1SinoMaps Press, Beijing 100054 (China). 2 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008 (China) 3 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 (China) 4 China National Environmental Information Center, Beijing 100029 (China) 5 Department of Resource and Environmental Geo-Sciences, Beijing University, Beijing 100871 (China). Pedosphere. 2005(04)
[10]基于反射光谱和模拟MERIS数据的太湖悬浮物遥感定量模型[J]. 吕恒,李新国,江南. 湖泊科学. 2005(02)
博士论文
[1]基于软分类的太湖水体叶绿素a浓度遥感反演与长时间序列分析[D]. 张方方.华东师范大学 2014
[2]基于流域水生态承载力的污染物总量控制技术研究[D]. 王双玲.武汉大学 2014
硕士论文
[1]河流水体悬浮物的反射光谱研究[D]. 何成龙.西南交通大学 2015
[2]东洞庭湖水质季节动态及成因分析[D]. 曹晨书.湖南农业大学 2012
本文编号：2912291
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１梁子湖区域真彩色影像
影像数据包括８个波段（波段设计），ｂａｎｄ?１?－?ｂａｎｄ?５和ｂａｎｄ?７的空间分辨率为??３０米，ｂａｎｄ?６的空间分辨率为６０米，ｂａｎｄ?８的空间分辨率为１５米，南北的扫??描范围大约为１７０?ｋｍ，东西的扫描范围大约为１８３?ｋｍ。图２．２为有条带缺失的??梁子湖区域Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋影像。??图２．２?Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋条带缺失影像。??ｔ?＊??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｄａｔａ?ｇａｐ?ｏｆ?Ｌａｎｄｓａｔ?７?ＥＴＭ＋?ｉｍａｇｅｓ．??１３??
另外还需要影像区域的海拔高程、选择大气模型、气溶胶模型。本文ＦＬＡＡＳＨ??大气校正在ＥＮＶＩ?（Ｔｈｅ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｆｏｒ?Ｖｉｓｕａｌｉｚｉｎｇ?Ｉｍａｇｅｓ）遥感图像处理软件中??进行，大气校正前后效果如图２．３所示。??ａ?ｂ??图２．３?Ｌａｎｄｓａｔ影像大气校正前后真彩色图。（ａ）大气校正前：（ｂ）大气校正后。??Ｆｉｇ?２．３?Ｔｈｅ?ｎａｔｕｒａｌ?ｃｏｌｏｒ?ｂａｎｄ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?Ｌａｎｄｓａｔ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ??ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ．??２．３．２梁子湖水体提取??本文米用归一化差异水体指数ＮＤＷＩ?（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｗａｔｅｒ?Ｉｎｄｅｘ）对??梁子湖水体进行提取，ＮＤＷＩ是基于绿波段和近红外波段的归一化比值指数??（ＭｃＦｅｅｔｅｒｓ，１９９６），其表达式为：??ｎｄｗｉ＾Ｓ；－Ｓ?公式⑷??式中，为绿波段的地表反射率；为近红外波段的地表反射率。??通过对梁子湖地区的Ｌａｎｄｓａｔ影像计算ＮＤＷＩ，结果如图２．４，然后对ＮＤＷＩ??影像进行二值化和矢量化
【参考文献】：
期刊论文
[1]3种沉水植物对夏季高温强光照环境的生理响应[J]. 王亚林,高园园,于丹,刘春花. 水生态学杂志. 2015(05)
[2]基于MODIS的海州湾可溶性无机氮浓度遥感监测研究[J]. 许勇,张鹰,陈洪全,张东. 海洋科学进展. 2011(01)
[3]基于MODIS影像估测太湖蓝藻暴发期藻蓝素含量[J]. 马荣华,孔维娟,段洪涛,张寿选. 中国环境科学. 2009(03)
[4]湖泊水色遥感研究进展[J]. 马荣华,唐军武,段洪涛,潘德炉. 湖泊科学. 2009(02)
[5]基于高光谱数据和MODIS影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度估算[J]. 刘茜,David G Rossiter. 遥感技术与应用. 2008(01)
[6]水体悬浮泥沙动态监测的遥感反演模型对比分析——以鄱阳湖为例[J]. 陈晓玲,吴忠宜,田礼乔,陈莉琼,叶艺. 科技导报. 2007(06)
[7]两种沉水植物黑藻和伊乐藻的种间竞争[J]. 许经伟,李伟,刘贵华,张利静,刘文治. 植物生态学报. 2007(01)
[8]环厦门海域水色变化的多光谱多时相遥感分析[J]. 徐涵秋. 环境科学学报. 2006(07)
[9]Integrated Evaluation of Ecological Security at Different Scales Using Remote Sensing: A Case Study of Zhongxian County, the Three Gorges Area, China[J]. ZUO Wei1,2, ZHOU Hui-Zhen2, ZHU Xiao-Hua3, WANG Qiao4, WANG Wen-Jie4 and WU Xiu-Qin5 1SinoMaps Press, Beijing 100054 (China). 2 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008 (China) 3 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 (China) 4 China National Environmental Information Center, Beijing 100029 (China) 5 Department of Resource and Environmental Geo-Sciences, Beijing University, Beijing 100871 (China). Pedosphere. 2005(04)
[10]基于反射光谱和模拟MERIS数据的太湖悬浮物遥感定量模型[J]. 吕恒,李新国,江南. 湖泊科学. 2005(02)
博士论文
[1]基于软分类的太湖水体叶绿素a浓度遥感反演与长时间序列分析[D]. 张方方.华东师范大学 2014
[2]基于流域水生态承载力的污染物总量控制技术研究[D]. 王双玲.武汉大学 2014
硕士论文
[1]河流水体悬浮物的反射光谱研究[D]. 何成龙.西南交通大学 2015
[2]东洞庭湖水质季节动态及成因分析[D]. 曹晨书.湖南农业大学 2012
本文编号：2912291
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