长江口水体表层泥沙浓度的遥感反演与分析.doc

长江口水体表层泥沙浓度的遥感反演与分析【摘要】：水体悬浮泥沙浓度监测在海岸带环境管理中有重要的意义常规船测法的成本较高，并且覆盖空间范围小，同步站点较少卫星遥感数据具有明显的时间与空间优势，成为近岸Ⅱ类水体悬浮泥沙浓度反演与动态分析的重要数据源本文以长江口及其附近水域为研究区，主要开展了以下工作：1)现场水体光谱测量用ASDFieldSpec 光谱仪现场测量长江口Ⅱ类水体的反射率高光谱，同步采集表层 0.5m 深处的水样，带回实验室用过滤称重法计算水样的泥沙浓度；同步测量流速、水体浊度等要素2)对光谱数据进行处理，去除天空光等影响，计算水体的遥感反射率光谱数据筛选，取平均以及一阶微分导数处理3)分析水体反射率光谱的特征及其对表层泥沙浓度响应；基于最小二乘法，分别建立光谱反射率与泥沙浓度之间的指数形式和幂函数形式的拟合方程选择对应常用卫星传感器波段，并且对泥沙浓度敏感的波长，建立泥沙浓度和光谱反射率之间的统计回归模式4)对卫星遥感数据进行处理，然后从遥感数据中反演水体表层悬浮泥沙浓度；借助多期 AVHRR 和 TM遥感影像反演的结果，对长江口泥沙分布进行遥感监测和分析取得的成果和结论：1)水体反射光谱曲线随泥沙浓度不同而变化，并且存在两个反射峰(560～720nm 和 790～830nm)；波长大于 500nm的光谱反射率与悬浮泥沙浓度之间具有明显的相关性，特别是690～830nm 的相关系数大于 0.8，对泥沙浓度较为敏感。

2)基于最小二乘法，建立水体泥沙浓度和反射率之间的统计回归模式，结果表明，利用 715nm 波长的光谱反射率与泥沙浓度的指数拟合回归方程对泥沙浓度估算的效果优于幂函数形式；用 670nm、715nm 和800nm 波段建立的指数方程比 810nm 和 860nm 波段的指数方程的拟合程度高参照常用卫星传感器的波段设置，建立了泥沙浓度和AVHRR、MODIS 和 TM 对应波段反射率之间的统计回归模式3)选择 AVHRR、MODIS 和 TM 数据作为主要数据源，对水体表层的泥沙浓度进行反演根据不同时相遥感数据的结果，分析了长江口泥沙的分布受季节变化、潮流和径流影响的模式特别是通过多年数据的分析发现，1998 年、2004 年和 2006 年分别为径流来水特丰、平水和特枯年，径流量变化对长江口泥沙分布格局有显著影响 【关键词】：遥感高光谱悬浮泥沙浓度长江口 II 类水体【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2007【分类号】：P237;TV148.1【目录】：摘要 7-8ABSTRACT8-10 附图 10-12 附表 12-13 目录13-15 第一章绪论 15-241.1 选题背景和研究意义 15-181.1.1 选题背景15-181.1.2 研究意义 181.2 国内外研究进展 18-211.3 研究思路和全文内容 21-24 第二章水色遥感的理论基础 24-362.1 水色遥感的原理 24-282.1.1 水体分类 24-252.1.2 水色遥感的物理参量 25-262.1.3 离水辐亮度对传感器接收信号的贡献 26-282.2 水色遥感常用的传感器类型28-312.2.1 水色卫星系列传感器 28-302.2.2 其它卫星传感器 30-312.3水色要素反演算法模式 31-342.3.1 经验-统计法 3123.2 模型分析法31-332.3.3 半经验- 半分析法 33-342.4 关键问题 342.5 小结 34-36 第三章水体光谱测量与统计模式分析 36-593.1 水体光谱测量原理 373.2水面以上光谱测量规范与实验 37-393.2.1 观测几何角度 37-383.2.2光谱仪参数设置 383.2.3 光谱测量流程 38-393.3 光谱数据处理 39-413.3.1 数据筛选 393.3.2 数据变换 39-413.4 水体光谱分析 41-443.4.1水体光谱特征规律 41-423.4.2 高光谱数据分析 42-443.5SSC 统计回归模式分析 44-573.5.1 定量模型的数学形式 44-463.5.2 峰值反射率与 SSC 回归分析 46-483.5.3 基于 AVHRR 波段的 SSC 统计回归模式48-503.5.4 基于 MODIS 波段的 SSC 统计回归模式 50-543.5.5 基于TM 波段的 SSC 统计回归模式 54-573.6 小结 57-59 第四章遥感数据处理与泥沙浓度反演 59-744.1 遥感数据的辐射校正模式 59-624.1.1基于地面实测分析法 59-604.1.2 基于图像信息法 60-614.1.3 基于大气辐射传输理论 61-624.2 遥感数据处理与分析 624.3 基于 AVHRR数据的泥沙浓度反演 62-674.3.1AVHRR 数据处理 63-654.3.2 基于AVHRR 的泥沙浓度反演 65-674.4 基于 MODIS 数据的泥沙浓度反演67-724.4.1MODIS 数据预处理 67-704.4.2 基于 MODIS 的泥沙反演70-724.5 基于 TM 数据的泥沙浓度反演 72-734.5.1TM 数据预处理72-734.5.2 基于 TM 悬浮泥沙反演 734.6 小结 73-74 第五章长江口表层泥沙浓度遥感监测和分析 74-945.1 长江口概况 74-755.2 长江口泥沙分布规律 75-765.3 影响因素 76-805.3.1 来水来沙变化 76-775.3.2潮流与环流 77-785.3.3 地形地貌 785.3.4 气候与天气 78-795.3.5 人类活动 79-805.4 基于遥感的水体泥沙监测分析 80-935.4.1 长江口悬浮泥沙分布模式 80-845.4.2 季节变化与泥沙分布 84-875.4.3 潮汐周期与泥沙分布 87-905.4.4 径流变化与泥沙分布 90-935.5 小结 93-94 第六章结论与展望 94-976.1 结论 94-956.2 展望 95-97 参考文献 97-103参加科研项目 103 发表论文 103-104 致谢 104 本论文购买请联系页眉网站。