基于HJ CCD影像的杭州灣懸浮泥沙濃度及粒徑分布遙感反演研究.pdf

1、Ⅱ類水體通常位于與人類關(guān)系最密切且受人類活動影響最強(qiáng)烈的河口近岸海域，懸浮泥沙是Ⅱ類水體光學(xué)性質(zhì)最重要的影響因素之一，而且對水體生態(tài)環(huán)境變化以及海岸帶沖淤變化過程等都具有重要的意義。傳統(tǒng)方法研究懸浮泥沙耗時費(fèi)力，無法滿足大面積、高動態(tài)河口水體的監(jiān)測工作，遙感以其大面積同步獲取數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，在水色研究領(lǐng)域逐漸占據(jù)主要地位。本文基于海上實(shí)測數(shù)據(jù)，利用國產(chǎn)HJ CCD影像數(shù)據(jù)，選用合適的方法進(jìn)行影像的大氣校正處理，開展高動態(tài)河口——杭州灣懸浮泥

2、沙濃度(Suspended Sediment Concentration，SSC)遙感定量反演以及泥沙粒徑分布反演研究，得出適用于杭州灣地區(qū)的高精度懸浮泥沙濃度定量反演模型，以及懸浮泥沙粒徑分布相關(guān)擬合參數(shù)的反演模型，為后期開展的懸浮泥沙固有光學(xué)性質(zhì)研究奠定了理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 (1)利用MODIS反演的氣溶膠數(shù)據(jù)輔助進(jìn)行HJ CCD影像大氣較正利用NIR-SWIR大氣校正擴(kuò)展算法處理與HJ C

3、CD影像準(zhǔn)同步的杭州灣MODIS影像，反演獲得氣溶膠光學(xué)厚度(Aerosol Optical Depth，AOD)數(shù)據(jù)。再利用AOD數(shù)據(jù)反推得出能見度數(shù)據(jù)，作為HJ CCD FLAASH大氣校正模塊的輸入?yún)?shù)，從而完成HJ CCD產(chǎn)品的大氣校正。大氣校正結(jié)果顯示，HJ CCD第一、三和四波段的大氣校正結(jié)果高于實(shí)測數(shù)據(jù)，第二波段低于實(shí)測數(shù)據(jù);第三、第四波段的大氣校正結(jié)果精度較高，相對誤差分別為18.99％和12.60％。結(jié)果表明第三和第四

4、波段的大氣校正結(jié)果可用于懸浮泥沙濃度的反演。
　　 (2)杭州灣HJ CCD影像懸浮泥沙濃度定量反演
　　 利用實(shí)測的懸浮泥沙濃度數(shù)據(jù)和HJ CCD波段等效實(shí)測遙感反射率，建立基于HJ CCD第4、第3波段等效遙感反射率比值的指數(shù)反演模型，模型平均相對誤差為13.60％;利用建立的懸浮泥沙濃度反演模型對經(jīng)過大氣校正后的HJ CCD影像進(jìn)行反演，得到杭州灣及鄰近水域的懸浮泥沙濃度反演結(jié)果，絕對誤差為70.76 mg/L，相

5、對誤差為7.12％。反演結(jié)果顯示，杭州灣整體SSC普遍較高，內(nèi)部差異明顯，其中中部地區(qū)SSC最高，分別逐漸向灣口以里和外海遞減。結(jié)合潮時數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，潮流引起的流速變化和水量交換都會影響灣內(nèi)的懸浮泥沙濃度分布。
　　 (3)懸浮泥沙粒徑參數(shù)擬合及遙感反演探究
　　 將實(shí)驗室分析獲取的粒徑數(shù)量百分比和質(zhì)量百分比數(shù)據(jù)，通過處理獲得儀器量程內(nèi)可靠的粒子數(shù)量分布情況，通過Junge和2C模型分別對實(shí)測粒子數(shù)量分布情況進(jìn)行參數(shù)

6、擬合。擬合結(jié)果顯示，在半徑為0.55-0.63μm粒徑段內(nèi)，Junge模型擬合值高于實(shí)際值，相對誤差高達(dá)50.00～178.96％，而2C模型的相對誤差為4.22～9.59％，所以利用2C模型反推得出的小粒徑端的粒子數(shù)量數(shù)據(jù)，可用于水體固有光學(xué)性質(zhì)米氏散射的研究。將粒徑擬合參數(shù)和HJ CCD波段等效實(shí)測遙感反射率進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，Junge模型的參數(shù)J和2C模型的參數(shù)a與第4、第3波段等效遙感反射率比值相關(guān)性較好。結(jié)合流速數(shù)據(jù)和