基于GF-1衛(wèi)星WFV數(shù)據(jù)的水質參數(shù)估算模型研究.pdf

1、隨著近岸海洋和內陸水體水環(huán)境污染問題的日趨嚴重，常規(guī)基于實地采樣的水質監(jiān)測方法已經無法準確、全面反映水域生態(tài)系統(tǒng)的總體時空分布和變化情況，遙感技術以其寬覆蓋、準確客觀、定期重返等優(yōu)勢為水質監(jiān)測提供了新的技術路徑，可以實現(xiàn)對水體水質情況的全面監(jiān)測。
　　本文總結了水質遙感的原理技術、現(xiàn)有的監(jiān)測方法和常用的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并歸納了葉綠素a、溶解氧、總氮和總磷4個水質指標現(xiàn)有的反演模型的國內外研究進展，為評估蓬萊19-3溢油事故發(fā)生5年后渤海

2、中部海域浮游植物生長恢復狀況和全面掌握河北省潘家口水庫水質情況，開展了水質參數(shù)估算模型研究，利用GF-1衛(wèi)星WFV多光譜數(shù)據(jù)寬覆蓋的優(yōu)勢，參照模型使用的波段或波段組合，確定與實測水質參數(shù)相關性最高的變量，建立了渤海中部海域葉綠素 a和潘家口水庫水質參數(shù)的遙感估算模型，精度評價結果表明，模型可有效反映研究區(qū)各水質參數(shù)的空間分布情況。
　　首先，構建了渤海中部海域葉綠素 a濃度的遙感估算模型。通過對渤海中部海域葉綠素 a濃度實測值與遙

3、感反射率間的相關性分析，結果發(fā)現(xiàn)，綠光波段反射率與實測葉綠素 a濃度相關性最高，留一法交叉驗證結果表明，研究區(qū)葉綠素a濃度的模型估算結果與實測值的平均相對誤差為11.67％，所構建的遙感估算模型精度滿足需要，估算結果可以正確反映渤海中部海域葉綠素 a濃度的空間分布情況，蓬萊19-3平臺附近2km、4km和6km緩沖區(qū)海域范圍內葉綠素a濃度均值分別為0.32μg/L、0.37μg/L和0.40μg/L，均低于正常值域范圍，并由平臺中心向其

4、外側海域呈現(xiàn)增加的變化趨勢，而整個渤海中部海域近岸區(qū)域葉綠素a濃度高于外海海域，該結果與以往研究中春季表層海水葉綠素a濃度分布情況類似，表明事故發(fā)生5年后渤海中部海域表層葉綠素a濃度趨于正常，表層海水浮游植物生長情況已得到一定程度的恢復，溢油對19-3平臺附近海域的影響已不顯著，目前該海域的主要污染來自陸源污染。
　　其次，建立潘家口水庫水質參數(shù)的遙感估算模型。通過對潘家口水庫水質參數(shù)實測值與遙感反射率間的相關性分析，結果發(fā)現(xiàn)，以

5、藍光波段和綠光波段構建的比值模型與實測葉綠素 a濃度相關性最高，以藍光波段和綠光波段構建的差值模型與實測溶解氧濃度相關性最高，以綠光波段和紅光波段構建的差值模型與實測總氮濃度相關性最高，以藍光波段和綠光波段構建的差值模型與實測總磷濃度相關性最高，且研究區(qū)葉綠素a、溶解氧、總氮和總磷模型估算值與實測值的相對誤差分別為14.3%、23.9%、7.5%和14.7%，總體平均相對誤差為15.1%，估算模型滿足精度需要，由各水質要素估算結果的空間

6、分布可知，葉綠素 a濃度在水庫上游及瀑河支流水域相對較低，在水庫中下游水域相對較高；溶解氧濃度在水庫上游及瀑河支流水域相對較高，在水庫中下游水域相對較低；水庫中上游水域的總氮濃度相對較高，而水庫下游水域相對較低；總磷濃度在水庫上游水域相對較低，在水庫中下游水域相對較高，可為未來庫區(qū)水污染綜合整治與治理提供科學依據(jù)。
　　在水質參數(shù)估算經驗方法和半分析模型研究的基礎上，以潘家口水庫為例，嘗試了基于分析模型的葉綠素 a濃度和懸浮物濃度