查干湖水質(zhì)遙感模型及富營養(yǎng)化狀況評價研究
本文在實測數(shù)據(jù)的基礎上，通過分析查干湖多個水質(zhì)參數(shù)（葉綠素a、懸浮物、透明度、濁度、總磷等）與高光譜反射特征之間的響應關系，并以Landsat-5TM多光譜影像為基礎，通過不同波段組合法以及特定波段的半經(jīng)驗算法（對數(shù)變化、微分變化、熒光峰參數(shù)的計算等），基于統(tǒng)計回歸法，建立湖泊水質(zhì)參數(shù)的遙感反演模型；并利用TSIM修正營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)模型，選取能反應湖泊藻類數(shù)量多寡的指標——葉綠素a為主要評價因子，透明度和總磷為輔助因子，對查干湖富營養(yǎng)化程度進行遙感動態(tài)監(jiān)測。通過以上研究得出了以下結論：
1．通過將光譜特征引入到葉綠素定量反演過程中，對于建立葉綠素a濃度的定量模型，提高和改善反演精度具有一定的意義；懸浮物是影響水體反射光譜的主要物質(zhì)之一，通過研究懸浮物水體的光譜特征，掌握特定水體懸浮物的敏感波段，建立遙感數(shù)據(jù)和懸浮物含量的定量關系，有助于利用遙感數(shù)據(jù)反演水體懸浮物含量。
2．運用多種半經(jīng)驗算法模型，分析研究了水體反射光譜特征與葉綠素a濃度、透明度和濁度之間的關系。查干湖水體各單波段光譜反射率與葉綠素a濃度的相關系數(shù)普遍較低，熒光峰（700nm附近）與其鄰近的吸收峰（680nm附近）的比值與葉綠素a含量普遍都有比較好的效果，熒光峰波段（680-710nm）一階微分與葉綠素a有著較為穩(wěn)定的相關性，不僅在各個月份相關度較高，而且在整個夏季相關度也最高；透明度反演算法不夠穩(wěn)定，隨著季節(jié)日期的變化，算法出現(xiàn)了較大的波動；濁度與透明度相似，算法不夠穩(wěn)定。同時，利用TM數(shù)據(jù)反演查干湖中國科學院博士學位論文 查干湖水質(zhì)遙感模型及富營養(yǎng)化狀況評價研究II葉綠素a濃度、透明度和濁度發(fā)現(xiàn)，不同日期，波段組合與這些水質(zhì)參數(shù)相關性不同。
3．經(jīng)驗模型作為TP反演主要模型，由于水質(zhì)參數(shù)與遙感數(shù)據(jù)之間的事實相關性不能保證，算法的精度不高，且具有時間和空間特殊性。通過分別研究2004年各測量月份數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)只有2004年5月份和9月份兩者具有較好的相關性。同時，建立多光譜TM影像數(shù)據(jù)與TP的經(jīng)驗關系，2004年7月26日TM4/TM3，2004年10月14日TM3，2005年7月13日TM2分別與TP有著較好的關系。
4．采用遙感與地面監(jiān)測相結合的方法，利用富營養(yǎng)化評價模型和遙感反演
數(shù)據(jù)，對湖泊做出富營養(yǎng)化評價。2004年7月13日查干湖大部處于富營養(yǎng)化水平，西部部分條帶形區(qū)域處于超富營養(yǎng)化水平；新廟泡由南向北富營養(yǎng)化程度逐漸增高，且都處于富營養(yǎng)化水平；庫里泡與新廟泡類似，但是方向相反，從南向北減少，也都處于富營養(yǎng)化水平。相對于2004年同期，2005年7月份查干湖整體處于富營養(yǎng)型水平，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TSIM(AVE)普遍有一定程度下降。2004年10月份查干湖水體大部處于富營養(yǎng)型狀態(tài)，湖心部分區(qū)域還有升高，處于超富營養(yǎng)型狀態(tài)；
新廟泡水體整體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)；庫里泡與新廟泡相似，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。
本文研究表明，遙感技術直接應用于水質(zhì)參數(shù)定量估算和水體富營養(yǎng)化評價，不僅為水質(zhì)自動監(jiān)測和評價提供了一種新的有效的技術方法，而且還完善了水質(zhì)遙感機理的基礎研究。而對內(nèi)陸湖泊水質(zhì)遙感機理的進一步認識與把握，又將有助于這種新技術和新方法在水質(zhì)自動監(jiān)測方面的實際應用。因此，從不同方面來說，遙感技術應用于水質(zhì)自動監(jiān)測和評價都具有重要的意義。
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