基于多源遥感数据的海勃湾库区悬浮泥沙浓度反演及时空分布研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zldingkai
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随着社会经济的高速发展,水体遭受污染的风险不断增大,海勃湾水库作为我国的“沙漠水库”,是水体水质监测的典型区域。悬浮泥沙浓度作为衡量水质的重要参数,利用内陆水体水色遥感技术可以克服传统泥沙测量方法的不足,为实现库区悬浮泥沙浓度的时序动态监测提供新的技术途径。本文以海勃湾库区为研究区域,基于实测的高光谱与悬浮泥沙数据,分析海勃湾库区水体悬浮泥沙浓度的光学特性,并结合同步的多源遥感数据,建立悬浮泥沙浓度与表观光学量的遥感反演估算模型;基于水体映射算法实现海勃湾库区长时序水域面积的提取,利用趋势面分析法分析水域面积的变化趋势,最终针对水域面积变化的典型时期应用最优反演模型,分析海勃湾库区水体悬浮泥沙浓度的时空分布特征。主要研究成果与结论:1、海勃湾库区水体符合Ⅱ类水体的光谱特征,5、9月份光谱反射率曲线变化趋势基本一致,均存在“双峰”现象,第一主峰在570nm左右,次主峰在820nm左右;在350-900nm波段范围内,随着悬浮泥沙质量浓度越大,各波段的反射率越大,且不同波段的增幅位置基本与反射峰位置吻合。2、基于实测光谱数据构建波段比值与一阶微分模型;基于多源遥感数据构建单波段、波段比值及波段组合模型,其次利用4种评价指标对悬浮泥沙反演模型的精度进行验证分析。研究表明:Landsat影像数据波段比值模型的拟合程度最好,其5、9月份决定系数达到了0.8678、0.8712。3、海勃湾库区水域面积提取精度的像元误差率为4.36%。研究库区水域面积的年际变化趋势,在时空维度上,1990-2021年间水域面积整体呈先下降后上升的趋势,其值共增加79.64km~2,且在不同时期有不同的收缩和扩张趋势。因水利枢纽建设2013年对上游来水进行拦蓄,导致2013-2021年为水域面积发育期。4、依据长时序库区水域面积变化特征,对2013-2021年5、9月份Landsat遥感影像应用悬浮泥沙浓度的最优反演模型,分析库区悬沙浓度的时空分布特征。从时间变化来看,2013-2021年间库区悬浮泥沙浓度整体呈现先减少后增加的趋势,浓度值的变化范围在10mg/L-300mg/L之间;从季节分布来看,具有明显的干季与雨季,汛后悬浮泥沙浓度高于汛前;从空间位置来看,右岸悬浮泥沙浓度值高于左岸,且在坝前段浓度值最高,沿顺水流方向其浓度值整体呈现减小的趋势。
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