水体透明度遥感定量监测.ppt

学生：刘欢 学号： 导师：张荣群 目录 研究背景和意义 实例演示 研究现状 灰色关联分析方法 总结和展望 研究背景和意义 湖泊等水体在经济、旅游、娱乐以及生物多样性保护等方面承担着多种非常重要的功能，这些功能的成功实施在很大程度上受水质或水体透明度的影响。 研究背景和意义 透明度作为描述水体光学性质和水体能见程度的一个重要参数，是衡量水质优劣、评价湖泊富营养化的一个重要指标，也是水库、湖泊、地表水水质调查中不可缺少的项目。 水体透明度就是指放入水中黑白相间的塞氏盘开始看不见时所到达的深度。 研究背景和意义 塞氏盘法是意大利人萨奇首创并沿用至今的测量透明度的方法。 缺点 遥感正逐渐成为快速、低廉测量水体透明度的方法 误差大 区域限制性 不能反应空间变化 工作量大 研究现状 目前内陆水体水色遥感主要依靠陆地卫星多光谱传感器，如LANDSAT TM/ ETM、SPOT HRV、CBERS CCD、EO21ASTER等。国内外学者利用TM 数据开展了大量的内陆水体水质监测研究，对叶绿素a、悬浮物、透明度和黄色物质的遥感反演取得了理想的结果。 研究现状 水质遥感监测是通过研究水体反射光谱特征与水质参数浓度之间的关系，进而建立水质参数反演算法.利用遥感器测量得到的光谱辐射率或反射率估算水质参数通常有三种模型方法 研究现状----三种模型建立方法 经验模型主要是通过建立遥感数据与地面监测的水质参数值之间的统计关系外推水质参数值。 研究现状----三种模型建立方法 物理辐射模型，是利用遥感反射率计算水中实际吸收系数与后向散射系数的比值，与水中各组分的特征吸收系数、后向散射系数相联系，反演水质参数含量 研究现状----三种模型建立方法 半经验模型是将已知的水质参数光谱特征与统计分析相结合，选择最佳的波段或波段组合作为相关变量估算水质参数值的方法 灰色关联分析方法 基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其关系是否紧密，曲线越接近，相应的序列之间的关联度就越大，反之就越小。 关联系数就是反应两个比较序列在某一时刻的紧密程度，每个序列关联系数的平均值就是关联度 灰色关联分析方法 关联系数的计算公式 关联度的计算公式 灰色关联分析方法 优点 一对样本量的多少和样本量有无规律都同样 适用 二计算量小 三不会出现量化结果与定性分析结果不符的情况 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 影像数据：2007 年 7 月 30 日 CBERS 卫星过境免费的CBERS的CCD数据，分辨率是19.5米，包括B1、B2、B3、B4波段。 透明度数据：卫星过境当天同步测量的24个透明度数据 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 数据预处理：几何校正、大气校正、水陆分界、噪声去除。 提取灰度值：将实测点在各个波段的灰度值提取出来 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 关联度分析 以实测的透明度数据为母数列，89种各个波段的组合为子数列并对原始数据无量纲化。求解各个子因子和母因子的关联度。 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 建立灰色模型 选取关联度最大的子因子和母因子通过回归分析建立数学模型。最终确定遥感定量模型为 y = - 15529 x3 +53244 x 2 - 60600 x + 22938 x = x 32 = b3/b1 ( R2 =0 . 92 , F = 15 . 26 , P = 0 . 01) 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 模型验证 由上表可知平均相对误差为26.58%，是可以接受的，模型成立。 样本 b1 b2 b3 b4 B3/b1 估测值 实测值 相对误差 1 99 98 102 187 1.02 41.47 32 0.2959 2 66 68 78 109 1.18 52.64 42 0.2533 3 107 106 106 169 0.99 60.13 80 0.2484 实例演示----溧水县农区水体透明度遥感定量模型 反演整个水体的透明度 将透明度定量模型和溧水县农区水体的影像，通过波段运算得出水体透明度分布图 总结和展望 由以上实例我们可以得出农区水体透明度与 CBERS的b1 、 b3具有最好的相关性 。这与部分学者研究得出的“水体透明度”与TM1、TM3的相关性最好的结论是一致