基于GOCI影像的內(nèi)陸水體懸浮物濃度遙感估算研究.pdf

1、懸浮物濃度是水體中重要的水質(zhì)參數(shù)，也是水質(zhì)和水環(huán)境評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。本研究以太湖、巢湖、滇池和三峽水庫(kù)為研究對(duì)象，首先采用兩步聚類法對(duì)研究區(qū)采樣點(diǎn)的遙感反射率光譜曲線進(jìn)行分類，進(jìn)而分析了不同類型水體的表觀光學(xué)特性和固有光學(xué)特性，在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同類型水體分別構(gòu)建了相應(yīng)的懸浮物濃度遙感估算模型，進(jìn)而將模型應(yīng)用于太湖地區(qū)的GOCI影像上，實(shí)現(xiàn)基于GOCI影像的太湖懸浮物濃度遙感估算，并分析了太湖懸浮物濃度的空間分布特征及其變化趨勢(shì)，主要得

2、出以下結(jié)論:
　　(1)研究區(qū)水體分類及其光學(xué)特性
　　利用兩步聚類法對(duì)研究區(qū)水體進(jìn)行光學(xué)分類，綜合考慮兩步聚類法中的BIC、BIC變化量、BIC變化率和距離變化率四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，最終確定本研究中所有采樣點(diǎn)的最佳聚類數(shù)目為三類，通過(guò)分析不同類型水體的懸浮物濃度及葉綠素a濃度，確定三種類型水體的主導(dǎo)因子分別為:懸浮物主導(dǎo)、懸浮物和葉綠素a共同主導(dǎo)、葉綠素a主導(dǎo)。
　　三種類型水體具有不同的光學(xué)特性，不同類型水體的遙感反射率

3、和色素顆粒物吸收系數(shù)在數(shù)值和光譜曲線形狀上都存在較大差異，而不同類型水體的非色素顆粒物吸收系數(shù)、CDOM吸收系數(shù)及散射系數(shù)在光譜形狀上基本一致，其差異主要體現(xiàn)在數(shù)值上。
　　(2)不同類型水體懸浮物濃度遙感估算模型
　　針對(duì)不同類型水體分別構(gòu)建了相應(yīng)的懸浮物濃度遙感估算模型，其中，懸浮物主導(dǎo)型的水體最優(yōu)估算模型為以B7/B4為最佳波段組合因子的二次函數(shù)模型，共同主導(dǎo)型的水體最優(yōu)估算模型為以B7/(B8+B4)為最佳波段組合因

4、子的指數(shù)函數(shù)模型，葉綠素a主導(dǎo)型的水體最優(yōu)估算模型為以B7/(B8+B4)為最佳波段組合因子的冪函數(shù)模型，而未分類水體懸浮物濃度最優(yōu)估算模型為以B7/B4為最佳波段組合因子的二次函數(shù)模型。與不分類水體所建立的模型相比，針對(duì)分類后的水體構(gòu)建的模型誤差得到了不同程度的降低，三類水體建模數(shù)據(jù)的平均相對(duì)誤差比不分類前分別降低了1.11％、6.75％和4.20％;驗(yàn)證數(shù)據(jù)的平均相對(duì)誤差下降效果更為顯著，相比于未分類水體，分類后水體的平均相對(duì)誤差分

5、別下降了19.37％、8.96％和3.18％。
　　(3)基于GOCI影像的太湖懸浮物濃度遙感估算
　　采用FLAASH和6S兩種大氣校正方法對(duì)GOCI影像進(jìn)行大氣校正。利用實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)做對(duì)比，結(jié)果表明，6S大氣校正后的結(jié)果無(wú)論在光譜形狀還是數(shù)值上都比FLAASH大氣校正后的結(jié)果更接近于實(shí)測(cè)光譜曲線，更適用于GOCI影像的大氣校正。
　　對(duì)GOCI影像的像元先分類，然后選擇相應(yīng)的估算模型，實(shí)現(xiàn)太湖懸浮物濃度的遙感估算。

6、結(jié)果表明，從時(shí)間變化來(lái)看，太湖懸浮物濃度的天際變化明顯高于其天內(nèi)變化，不同日期估算結(jié)果存在明顯區(qū)別，而同一天內(nèi)變化趨勢(shì)也不盡相同;從空間分布特征來(lái)看，太湖東部及東北部區(qū)域?yàn)閼腋∥餄舛认鄬?duì)低值區(qū)，水體相對(duì)清澈，太湖西部及西南部區(qū)域?yàn)閼腋∥餄舛认鄬?duì)高值區(qū)，水體較為渾濁，而太湖中部區(qū)域懸浮物濃度則介于兩者之間，這與太湖入湖及出湖河流的分布存在一定的聯(lián)系，同時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向等氣象因子，地理位置、地貌等地形因子也在一定程度上影響著太湖懸浮物濃度的空間