渤海灣近岸海域懸浮泥沙濃度遙感反演模型建立及適用性分析.pdf

1、近岸海域大陸架寬闊，生物生產(chǎn)力高，自然資源豐富，受人類活動(dòng)及陸源物質(zhì)的影響較大，是認(rèn)識(shí)和了解懸浮泥沙等對(duì)海洋水質(zhì)和環(huán)境影響的典型區(qū)域。渤海灣作為我國自然資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等十分重要的海灣，對(duì)其近岸海域懸浮泥沙進(jìn)行監(jiān)測，在了解其水體環(huán)境、合理開發(fā)利用自然資源、減少海洋生態(tài)環(huán)境問題及合理開發(fā)建設(shè)近岸海域等方面具有十分重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。海洋水色遙感是監(jiān)測近岸海域生態(tài)環(huán)境的重要技術(shù)手段，可以對(duì)海洋實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)、大范圍監(jiān)測，是對(duì)渤海灣近岸海

2、域進(jìn)行懸浮泥沙監(jiān)測的有效手段。本文以遙感技術(shù)應(yīng)用于懸浮泥沙濃度研究為目的，在分析水體光譜特征的基礎(chǔ)上，建立了渤海灣近岸海域衛(wèi)星等效反射率與懸浮泥沙濃度之間的統(tǒng)計(jì)回歸模型、主成分分析模型和半分析模型，分析了研究區(qū)懸浮泥沙濃度分布特征以及各類模型的反演精度、區(qū)域適用性、時(shí)間適用性和濃度適用性，為研究區(qū)懸浮泥沙濃度反演模型的選擇提供參考依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)2008年~2011年實(shí)測光譜數(shù)據(jù)詳細(xì)分析了研究區(qū)水體的光譜特性

3、。研究區(qū)水體與二類的水體光譜特性吻合；光譜曲線呈現(xiàn)雙峰特征，第一反射峰在550~600nm之間，第二反射峰在780~830nm之間；隨著水體懸浮泥沙濃度的增加，第二反射峰的增加速度高于第一反射峰，且反射峰發(fā)生“紅移現(xiàn)象”。⑵在分析光譜數(shù)據(jù)與懸浮泥沙濃度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，分別建立了統(tǒng)計(jì)回歸模型、主成分分析模型和半分析模型對(duì)研究區(qū)懸浮泥沙濃度進(jìn)行反演。其中，選取TM4/TM1的比值波段作為敏感因子建立的二次多項(xiàng)式作為統(tǒng)計(jì)回歸反演模型；

4、主成分分析模型為選取2個(gè)主成分建立的指數(shù)關(guān)系式反演模型；根據(jù)多波段準(zhǔn)分析算法，利用遙感反射率計(jì)算水體有關(guān)固有光學(xué)量，分析討論了漫反射光學(xué)參數(shù)f(μ0)和水面光場分布參數(shù)Q的取值，以固有光學(xué)量為中間量，建立了以TM4為敏感波段的二次多項(xiàng)式作為半分析模型。⑶通過分析研究區(qū)懸浮泥沙濃度分布特征圖可知，泥沙濃度較高的區(qū)域集中在南部及西南部近岸海域，且研究區(qū)南部海域的泥沙濃度高于北部海域，近岸海域懸浮泥沙濃度高于深海海域。⑷利用Matlab軟件計(jì)

5、算實(shí)測泥沙濃度與模型反演泥沙濃度之間的線性相關(guān)系數(shù)、一致性指數(shù)、平均絕對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差和均方根誤差等參數(shù)對(duì)統(tǒng)計(jì)回歸模型、主成分分析模型和半分析模型的反演精度進(jìn)行評(píng)定，結(jié)果表明：三類模型的線性相關(guān)系數(shù)和一致性指數(shù)均達(dá)到0.9，平均絕對(duì)誤差均低于6mg/L，平均相對(duì)誤差均低于30％，均方根誤差差異明顯；半分析模型的精度略高于其它兩類模型，線性相關(guān)系數(shù)、一致性指數(shù)、平均絕對(duì)誤差、平均相對(duì)誤差和均方根誤差分別為0.983、0.988、4.2