結合實測光譜數據與Landsat TM-ETM圖像的太湖總懸浮物遙感估測模型研究.pdf

1、懸浮物濃度是內陸水體中最重要的水質參數之一，也是水環(huán)境評價的重要參數，其含量的多少直接影響水體透明度、渾濁度、水色等光學性質，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力。常規(guī)的水質監(jiān)測受人力、物力、天氣和水文條件的限制，費時費力、不經濟，只能獲取局部的代表性樣點水質參數。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)的水質監(jiān)測中獲取。通過綜合使用遙感數據和當地實測數據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，并為其他水質參數的研究提供參考。 本文結合水面實測光譜數據和Landsat TM/ETM圖像數據建立了太湖總懸浮物的估測模型。水面實測光譜數據使用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行了相關分析。結果表明：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，兩期數據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，即相當于TM3/TM2(或ETM3/ETM2)。 在分析太湖水體光譜特征的基礎上，根據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圖像和準同步的水質采樣數據，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行相關分析，表明太湖總懸浮物與Landsat TM/ETM前四個波段的相關性均較好。在波段組合中，(B2+B3)/(B2／/3)與總懸浮物濃度相關性最好，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后的值，B2、B3為TM／ETM圖像經過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據中的不確定性。使用2001-1-15的Landsat ETM圖像和準同步的水質采樣數據建立了太湖總懸浮物的模糊回歸模型，結果表明：與最小二乘回歸模型相比，模糊回歸的結果更合理，方法更具推廣價值。