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- 基于航空高光谱遥感的河网城市水质评估方法
- 作者： 张长兴 来源： 中国地质大学（武汉） 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 河网城市水体 高光谱 固有光学量 辐射传输 水质反演
- 描述： 随着中国工业化与城市化进程的加快，内陆水体遭遇了严重污染。水质的快速准确监测对于水资源的管理和合理利用十分重要，遥感技术大面积同步观测的特点使其在该领域能发挥巨大作用。河网水体相比其它的内陆水体具有水体细小、流动性大、空间分布异质性强、光谱成分更为复杂等特点，常规的宽谱段与中低分辨率数据已不能满足监测需求，高光谱遥感技术的出现为河网水质的定量监测与水质评估提供了契机。目前的水质参数反演方法多使用经验、半经验的算法，在一定的区域和季节可实现水质参数的反演，但模型在通用性和准确性尚存在不足。因此，新遥感数据源以及反演算法研究对于内陆河网城市水质监测与水体评估具有重要意义。本文以典型的河网城市嘉兴市为研究区域，选用AISA高光谱成像光谱仪，设计并获取了研究区域的航空高光谱数据，同时在地面进行了准同步的测量实验，获取了水面以上光谱数据、水样数据和辅助数据等，在数据预处理的基础上，开展了嘉兴河网城市水体水质的反演和评估工作。本文以辐射传输理论为基础，首先建立了野外测量获取的表观光学量和固有光学量的关系。然后选取特征波段，基于改进的QAA算法实现了水体固有光学量的反演，获取了研究区域河网水体的吸收系数和散射系数，建立了基于高光谱数据的河网水体固有光学量的反演模型。水体固有光学量由水体组成决定，基于反演获取的水体固有光学量只能获得叶绿素a浓度和悬浮物浓度两项水色参数。而总氮、总磷、化学需氧量和五日生化需氧量四项水质指标是非水色参数，很难通过遥感波段进行捕获，但常规的半经验模型可以在一定程度建立可信的反演模型。因此，本文通过地面实测光谱与水样浓度数据进行相关性分析，建立了双波段比值的特征谱段组合，进行了非水色参数的浓度反演。最后基于反演得到的水质参数浓度结果，从水体富营养化状况和水质类别两个角度进行了嘉兴河网城市水体水质的评价。本文基于辐射传输理论系统的建立了针对异质性强、水体光谱更为复杂的河网城市水体水色、非水色参数的高光谱遥感定量反演模型，形成了一套基于高光谱遥感的河网城市水体水质监测方法及流程，为内陆河网水体水质监测评估提供示范与参考。