近岸水域悬浮物的遥感分析.docx

近岸水域悬浮物的遥感分析胜1 , 徐涵秋, 王李琳(福州大学环境与资源学院, 福建 福州350002)摘要: 利用多时相的卫星遥感影像L an d sa t TM ?E TM + 为数据源, 对厦门近岸水域悬浮物浓度分布及其变化趋势进行了研究分析。 研究发现修正后的归一化水体提取指数 (M N DW I) 能很好地剔 除非水体信息, 研究应用该指数法并结合矢量层数据对研究区进行了准确提取。由于红光波段与悬浮物浓度呈现较好的线性相关性, 研究将利用该波段数据来反映悬浮物浓度状况。利用建立的浓度 等级划分标准对不同时相影像进行浓度等级划分, 并采用分级后比较和影像差值法等变化检测技术清晰地反映了不同年份间悬浮物浓度的时空变化。研究结果显示, 厦门近岸水域悬浮物污染状况 总体较好, 但是研究年份间悬浮物浓度均值仍呈升高趋势, 升高的区域主要位于九龙江入海口和同 安湾。关 键 词: 近岸水域; 悬浮物; 遥感中图分类号: T P 79文献标识码: A文章编号: 100420323 (2005) 0620601205行了分析和对比。厦门是我国重要的国际港口城市, 研究近岸水 域生态环境的变化对今后厦门城市的可持续发展具有重要的现实意义。 本文利用多时相的卫星遥感影像L an d sa t TM ?E TM + 为数据源, 结合遥感这一技 术手段, 对厦门近岸水域悬浮物的空间分布和浓度变化趋势进行了评估。1引言水质遥感监测方法可以反映水质在空间和时间上的分布情况和变化, 发现一些常规方法难以揭示 的污染源和污染物迁移特征, 而且具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测的优势。水中悬浮物质的含量 ( SS: Su sp en ded Sed im en t ) 是最 重要的水质参数之一〔1〕。 国内外学者在悬浮物的定量遥感监测方面开展了大量的研究工作。早在20 世纪 70 年代初, K lem a s〔2〕等就提出了用M SS 数据估 算D e law an e B ay 海湾悬浮泥沙含量的线性统计模型; D ek k e r〔3〕等利用L an d sa t2TM 和SPO T 数据建立一元网格模型来计算新西兰 F r isian 湖南部悬浮物 浓 度; N e llis〔4〕等 利 用 1993 年 4 个 不 同 时 相 的 L an d sa t TM 影 像 数 据 对 美 国 堪 萨 斯 州 的 T u t teC reek 水库在水灾前后悬浮物、浊度以及透明度的变 化 方 面 作 了 许 多 相 关 研 究; 在 国 内, L i〔5〕等 利 用A V H R R 数据开展了提取海域近岸水体悬浮物的研 究; 邓孺孺〔6〕等建立基于二次散射的水污染遥感模型并将其应用于珠江口水域; 汪小钦〔7〕等利用遥感 影像, 分别用光谱混合分析法和回归分析的经验模型计算了闽江口悬浮物质浓度的分布, 并对结果进2基本原理与方法自然界水体中含有多种有机物和无机物, 其中有些处于悬浮状态。 水体的反射光谱与悬浮物的性质和含量密切相关。 在可见光的橙、红光波段内, 浑 浊水的反射率比清水的反射率高5% 左右。清水在0.75 Λm 处, 反射率降为 0, 而含有悬浮物的浑浊水体,在近红外波段的0. 8 Λm 处还出现较高的反射率。在0. 95 Λm 处浑浊水反射率下降为0。陆地卫星测量的 反射率结果, 也表明在 0. 6～ 0. 8 Λm 波段反射率与水体的浑浊度之间存在着线性相关。 正是根据这些不同的光谱特性, 我们才能利用遥感这一手段来监 测悬浮物浓度时间和空间的变化〔8〕。2. 1研究区及数据源厦门市位于 118°04′04″E , 24°26′46″N , 地处我国收稿日期: 2005201221; 修订日期: 2005206226基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 。作者简介: 李胜 ( 1980- ) , 男, 硕士研究生, 主要从事遥感应用和图像处理方面的研究。 602 遥感技术与应用第 20 卷东南沿海—— 福建省东南部, 九龙江入海口处, 是一个国际性海港风景城市。厦门近岸水域主要由西港、 九龙江河口湾港、厦门东侧水道、浔江港、马銮湾以 及同安湾附近水域组成。 具体位置如图 1 所示。2. 3最佳波段选择如前所述, 陆地卫星测量的反射率结果表明在0. 6～ 0. 8 Λm 波段反射率与水体的浑浊度之间存在 着线性相关。 因而这一波长范围最适合监测水体中的 悬浮物质, 对应于L an d sa t TM ?E TM + 的 3 波段 和 4 波段〔8〕。 同时国内外的许多研究结果也一致表明〔4～ 7〕, 陆地卫星的M SS5 和 TM 3 波段的数据与悬 浮物的相关系数最高,