結(jié)合實測光譜數(shù)據(jù)與Landsat TM-ETM圖像的太湖總懸浮物遙感估測模型研究.pdf

1、懸浮物濃度是內(nèi)陸水體中最重要的水質(zhì)參數(shù)之一，也是水環(huán)境評價的重要參數(shù)，其含量的多少直接影響水體透明度、渾濁度、水色等光學(xué)性質(zhì)，影響著太陽光照在水下的分布和浮游植物對光照的利用，最終決定了湖泊的初級生產(chǎn)力。常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測受人力、物力、天氣和水文條件的限制，費時費力、不經(jīng)濟(jì)，只能獲取局部的代表性樣點水質(zhì)參數(shù)。由于懸浮物在空間分布上不均一，其空間分布信息難以從常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測中獲取。通過綜合使用遙感數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)貙崪y數(shù)據(jù)建立總懸浮物的估測模型，可以

2、有效地監(jiān)測總懸浮物在空間和時間上的變化狀況，并為其他水質(zhì)參數(shù)的研究提供參考。 本文結(jié)合水面實測光譜數(shù)據(jù)和Landsat TM/ETM圖像數(shù)據(jù)建立了太湖總懸浮物的估測模型。水面實測光譜數(shù)據(jù)使用ASD地物光譜儀測定。為獲得最佳的估測總懸浮物的敏感波段，對實測的水面反射率與總懸浮物濃度值進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)果表明：估測總懸浮物濃度時，采用反射率比值形式比單波段的效果要好，兩期數(shù)據(jù)獲得的最佳波段比值分別為R640/R545(2003-11

3、-13)和R624/R594(2004-7-27)。由于不同季節(jié)水質(zhì)的不同，最佳波段比值的具體位置有所偏移，但主要位于TM/ETM的第2、3波段，即相當(dāng)于TM3/TM2(或ETM3/ETM2)。 在分析太湖水體光譜特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)太湖總懸浮物的季節(jié)性分布特征，使用春夏秋冬四季的LandsatTM/ETM圖像和準(zhǔn)同步的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)，分別利用統(tǒng)計回歸(最小二乘法)和模糊回歸方法估測了太湖水體中的總懸浮物濃度。首先提取葉綠素干擾性

4、最小的冬季圖像上樣點處的反射率值，將各單一波段的反射率以及波段組合與實測的總懸浮物濃度值進(jìn)行相關(guān)分析，表明太湖總懸浮物與Landsat TM/ETM前四個波段的相關(guān)性均較好。在波段組合中，(B2+B3)/(B2／/3)與總懸浮物濃度相關(guān)性最好，且該組合在春、秋、冬三季都能很好地估測出總懸浮物的濃度(R<'2>>0.52)。夏季由于葉綠素的干擾性較大，估測效果不理想。冬季的估測效果最好(R<'2>=0.81)，模型為lnSS=14.656

5、<'*>(B2+B3)/(B2/B3)+1.661。其中，lnSS表示總懸浮物取自然對數(shù)后的值，B2、B3為TM／ETM圖像經(jīng)過6S大氣校正、3<'*>3低通濾波后第2、3波段的反射率值。 模糊回歸能夠處理空間信息和測量數(shù)據(jù)中的不確定性。使用2001-1-15的Landsat ETM圖像和準(zhǔn)同步的水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)建立了太湖總懸浮物的模糊回歸模型，結(jié)果表明：與最小二乘回歸模型相比，模糊回歸的結(jié)果更合理，方法更具推廣價值。