長江口深水航道及附近海域表層懸浮泥沙光譜特性研究.pdf

1、深水航道位于長江口三級分汊口南港～北槽之間，被人們譽為“黃金水道”，對上海的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的作用。因受到巨大潮流、徑流和上游來沙的影響，長江口河槽變化復(fù)雜，地處口門的攔門沙航道已經(jīng)嚴重制約了上海等長江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和我國航運事業(yè)的發(fā)展。到目前為止，有關(guān)長江口深水航道河槽河床變化和航道回淤規(guī)律的研究還比較少。其中航道回淤問題的核心問題是泥沙問題，本文主要就長江口深水航道及附近海域的懸浮泥沙濃度開展研究，以進一步加深對河床演變規(guī)律、

2、深水航道回淤規(guī)律的認識。
　　 本文在系統(tǒng)總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)懸沙濃度遙感研究的基礎(chǔ)之上，以長江口深水航道及其附近海域為研究區(qū)，利用美國ASD Field Spec光譜儀，對研究區(qū)的懸沙水體進行了野外光譜反射率的測量，同時采集觀測站點水樣，并帶回實驗室用濾膜法測定了懸浮泥沙濃度。在對光譜曲線進行預(yù)處理之后，分析了懸浮泥沙濃度和遙感反射率之間的相關(guān)性，總結(jié)了光譜反射率隨懸浮泥沙濃度變化的規(guī)律。然后選取對懸浮泥沙濃度變化敏感的波段，利用數(shù)

3、學(xué)分析方法建立了懸浮泥沙濃度和遙感反射率之間的統(tǒng)計模式。對準同步Landsat-5 TM影像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后提取了遙感反射率，結(jié)合遙測表層懸浮泥沙濃度，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對長江口深水航道海域懸浮泥沙濃度進行了研究。通過分析研究取得如下成果：
　　 1.對懸沙水體光譜反射率與泥沙濃度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，兩者之間的相關(guān)性因波長位置不同而存在差異。在可見光波段泥沙濃度與光譜反射率之間的相關(guān)性較差，而波長大于730nm波段相關(guān)性卻很強，

4、最大值為0.96。
　　 2.懸沙水體光譜曲線呈現(xiàn)明顯“雙峰”特征，第一反射峰位置在600～700nm，相比于第一個反射峰，第二個反射峰寬度比較窄，出現(xiàn)在近紅外波段，其中心波長位置約在810nm處。
　　 3.基于最小二乘法，建立了水體懸浮泥沙濃度和光譜反射率之間的統(tǒng)計回歸模式。其中900nm波長建立的模型預(yù)測精度最好，其次是731nm波長處的反射率一階微分所建立的模型。從整體上看，指數(shù)模型的預(yù)測精度要優(yōu)于二次三項式模型

5、的預(yù)測精度。
　　 4.建立了泥沙濃度和對應(yīng)波段反射率之間的統(tǒng)計回歸模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TM3和TM4波段反射率與含沙量的相關(guān)性較好，能夠較好地反映水體含沙量信息。
　　 5.分別以TM影像2、3、4波段的反射率作為輸入，懸浮泥沙濃度作為輸出，結(jié)合遙測的懸浮泥沙濃度，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。研究發(fā)現(xiàn)，當隱含層神經(jīng)元數(shù)目為8個時，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練效果最好，RMSE僅為0.102，擬合度達到0.899。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的最大相對誤差