谈富营养化基于环境一号卫星数据太湖富营养化遥感评价设计

摘要：以我国第三大内陆淡水湖泊太湖为探讨对象,通过野外实地采样获取的水体遥感反射率以及水质参数等数据,确定了太湖水体富营养化状态遥感评价的水质因子；进而基于环境一号卫星高光谱影像数据和多光谱影像数据,分别构建了太湖富营养化状态的三波段和回归评价模型,并结合地面同步实验,对模型的精度和适用性进行评价；利用2009年至2011年获取的环境一号卫星多光谱数据对太湖富营养化状态时空分布进行评价和比较浅析。探讨成果将推动环境一号卫星影像数据在内陆水体富营养化状态监测中的利用,为内陆水环境质量评价提供技术支持。探讨结果如下：(1)太湖水体富营养化遥感评价的水质因子叶绿素浓度是连接水面遥感信息与富营养化评价的重要参数。一方面,叶绿素对太湖水面遥感反射率有较大影响,特别是在红光和近红外波段,其影响达到最大值,由此,其变化信息能够较为充分地反应在水面遥感信息中；另一方面,仅采取叶绿素浓度作为富营养化状态评价指标的评价结果与综合评价结果相比,平均相对误差为5.97%。所以本探讨中将叶绿素浓度确定为太湖水体富营养化遥感评价的水质因子。(2)基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化评价模型根据三波段算法原理,结合地面实测的高光谱数据,确定可以有效反映叶绿素浓度光谱特点的波段为680nm、694nm以及717nm,其所对应的环境一号卫星高光谱数据波段分别为B73、B76和B80；基于此构建了太湖水体富营养状态高光谱评价模型,该模型的R2为0.7868,平均相对误差为9.19%。(3)基于环境一号卫星多光谱数据的太湖富营养化评价模型利用地面实测的高光谱数据参照环境一号卫星多光谱数据的波段设置,模拟星上多光谱数据,比较39种波段组合案例,构建了基于环境一号卫星多光谱太湖富营养化状态评价模型,TLI(Rrs)=168.03*(HJ4+HJ2)/(HJ1+HJ3)-91.55精度验证表明模型的平均相对误差为11.77%。(4)太湖富营养化状态时空分布根据构建的太湖富营养化状态多光谱评价模型,结合环境一号卫星多光谱数据,对太湖水体2009年1月至2011年12月的富营养化状态进行了连续的监测；监测结果发现,目前太湖水体的富营养化程度依旧较为严重,在2009年至2011年中,最严重月份的重度富营养化水体分别占79.32%、41.23%和82.93%；太湖主要的湖湾区中,梅梁湾和竺山湾的富营养化状态较为严重,且经常出现水华现象,；在比较了三年太湖水体营养化状态后发现,2009年和2011年的富营养化状态变化走势大体相同,但与2010年有着较大差别,并且2009年和2011年太湖水体富营养化状态较2010年严重。关键词：环境一号卫星论文富营养化论文遥感反射率论文三波段算法论文时空分布论文

摘要5-7

Abstract7-9

目录9-11

图目录11-13

表目录13-14

第1章 绪论14-22

1.1 选题背景及探讨作用14-16

1.2 国内外探讨进展16-19

1.2.1 湖泊富营养化状态评价策略探讨进展16-19

1.2.2 总结19

1.3 探讨目标与探讨内容19-20

1.3.1 探讨目标19

1.3.2 探讨内容19-20

1.4 论文技术路线20-22

第2章 探讨区与数据采集及处理22-33

2.1 探讨区概况22

2.2 野外实测数据的采集与处理22-26

2.2.1 水体遥感反射率的观测24-25

2.2.2 水质参数的测量25-26

2.3 遥感影像数据的获取与处理26-33

2.3.1 影像数据介绍26

2.3.2 影像数据的预处理26-33

第3章 基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型的建立33-44

3.1 太湖水体遥感反射率特性浅析33-34

3.2 太湖富营养化遥感评价因子的确定34-37

3.3 基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化状态遥感评价模型37-41

3.3.1 富营养化状态评价波段的确定37-39

3.3.2 基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化状态遥感评价模型的构建39-41

3.4 模型的精度检验和适用性评价41-44

3.4.1 模型的精度验证41-42

3.4.2 模型的适用性评价42-44

第4章 基于环境一号卫星多光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型的建立及其运用44-61

4.1 基于环境一号卫星多光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型44-46

4.2 模型的精度检验和适应性评价46-47

4.3 基于环境一号卫星多光谱数据的太湖富营养化时空分异特点47-59

4.3.1 2009年太湖富营养化状态时空分布47-51

4.3.2 2010年太湖富营养化状态时空分布51-54

4.3.3 2011年太湖富营养化状态时空分布54-58

4.3.4 太湖水体富营养化状态年际变化比较58-59

4.4 总结59-61

第5章 结论与展望61-63

5.1 主要结论61-62

5.2 论文的革新之处和不足之处62

5.3 探讨展望62-63