本文選題：渤海 + 非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)�。� 參考：《中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所》2017年博士論文

【摘要】：渤海作為中國(guó)最北部的內(nèi)海,受環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的發(fā)展影響,陸源污染物的輸入造成海洋生態(tài)環(huán)境惡化,富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重,赤潮等災(zāi)害頻發(fā),迫切需要獲取宏觀(guān)準(zhǔn)確、周期性和時(shí)效性強(qiáng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)了解渤海海水環(huán)境及其變化狀況。傳統(tǒng)的水文觀(guān)測(cè)站、出海船舶實(shí)地測(cè)量方法,投入產(chǎn)出比低,受自然環(huán)境和天氣狀況等多種因素影響制約,無(wú)法獲取大范圍、周期性的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù),而遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有宏觀(guān)性、時(shí)效性和周期性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),且可提供多種格式的不同時(shí)間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率的海洋觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù),為海洋水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)提供了海量的數(shù)據(jù)支持,目前,海洋遙感發(fā)展迅猛,已形成了完整系統(tǒng)的海洋監(jiān)測(cè)體系,在海洋物理遙感和海洋水色遙感方面已取得了很多成就。本文針對(duì)目前海洋水質(zhì)參數(shù)定量遙感集中于葉綠素、溫度和黃色物質(zhì)等光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù),而對(duì)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)研究很少的現(xiàn)狀,依據(jù)出海航次調(diào)查數(shù)據(jù)和采集水樣實(shí)驗(yàn)室測(cè)定數(shù)據(jù),選取了營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和鹽度為研究對(duì)象,以遙感定量反演為目標(biāo),通過(guò)分析三類(lèi)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)的遙感反演機(jī)理,嘗試建立營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和鹽度非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)定量反演模型,并對(duì)建成的反演模型在長(zhǎng)時(shí)間序列上的適用性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。本文的主要研究?jī)?nèi)容為:(1)建立非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演數(shù)據(jù)集。對(duì)出海航次采集水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析,獲取其營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和黃色物質(zhì)(CDOM)濃度,利用ENVI遙感圖像處理軟件對(duì)下載MODIS遙感圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,提取與出海航次時(shí)間上匹配的采樣站位海水遙感反射率數(shù)據(jù),建立營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和鹽度遙感定量反演數(shù)據(jù)集。(2)探索非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演機(jī)理。分析非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)與MODIS波段反射率的相關(guān)性,探討直接法在非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演中的適用性;分析營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與濁度之間、碳組分濃度與CDOM濃度之間、鹽度與CDOM之間的相關(guān)性,探討間接法在非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演中的適用性;明確三類(lèi)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演機(jī)理,設(shè)立合理的建模方案。(3)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量模型建立、精度驗(yàn)證和適用性評(píng)價(jià)。分析遙感反射率與實(shí)測(cè)反射率之間的等價(jià)關(guān)系,建立等價(jià)比值變量,利用與不同的非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)顯著相關(guān)的波段比值,以多元逐步回歸模擬反演不同營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和不同碳組分濃度,以單變量回歸模擬反演鹽度,以獨(dú)立數(shù)據(jù)集對(duì)反演模型進(jìn)行精度驗(yàn)證,評(píng)價(jià)反演模型在長(zhǎng)時(shí)間序列上的適用性。研究結(jié)果表明:(1)渤海表面不同營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與MODIS不同波段反射率之間相關(guān)性不同,差異明顯,且相關(guān)性顯著水平不足以建立穩(wěn)健的定量反演模型;基于等價(jià)變換的遙感波段比值與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度相關(guān)性顯著性水平足夠高,適用于渤海的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度遙感定量反演;基于直接法和多元逐步回歸擬合的渤海全區(qū)建模反演與渤海分區(qū)建模反演結(jié)果相似,即無(wú)論是渤海全區(qū)建模反演還是渤海分區(qū)建模反演,硝態(tài)氮和總無(wú)機(jī)氮總體反演精度均比較高,亞硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和磷酸鹽反演精度總體均比較低。(2)萊州灣表面不同碳組分濃度與MODIS不同波段反射率之間相關(guān)性不同,差異明顯,且相關(guān)性顯著水平不足以建立穩(wěn)健的定量反演模型;基于等價(jià)變換的遙感波段比值與碳組分濃度相關(guān)性顯著,適用于萊州灣的碳組分濃度遙感定量反演;基于直接法和多元逐步回歸擬合的萊州灣碳組分濃度定量反演的精度很高,反演結(jié)果與事實(shí)相符。(3)渤海表面鹽度與MODIS不同波段反射率之間相關(guān)性顯著水平不足以建立穩(wěn)健的定量反演模型;因渤海表面鹽度與光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)CDOM之間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,以CDOM為中間變量,利用間接法和單變量回歸擬合進(jìn)行渤海表面鹽度反演的精度很高,反演算法簡(jiǎn)單直觀(guān),穩(wěn)定性強(qiáng),反演精度結(jié)果與事實(shí)相符,且適用于長(zhǎng)時(shí)間序列的遙感定量反演。本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)基于遙感反射率與實(shí)測(cè)反射率之間的等價(jià)關(guān)系,發(fā)展了遙感等價(jià)波段比值變量,解決了無(wú)實(shí)測(cè)海水光譜數(shù)據(jù)的問(wèn)題,提高了建模精度。(2)探索了渤海表面營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和鹽度遙感定量反演機(jī)理,驗(yàn)證了三類(lèi)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演的可行性。綜上所述,本研究從營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、碳組分濃度和鹽度三類(lèi)非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演機(jī)理分析出發(fā),基于出海航次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和水樣實(shí)驗(yàn)室測(cè)定數(shù)據(jù)的分析處理,結(jié)合遙感圖像處理流程,建立非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演數(shù)據(jù)集,分析非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)與遙感波段反射率和波段比值之間的相關(guān)性,探索適用于不同水質(zhì)參數(shù)的反演機(jī)理,設(shè)立合理可靠的定量反演方案,并對(duì)建成反演模型進(jìn)行了適用性分析。研究結(jié)果可為完善海洋非光學(xué)活性水質(zhì)參數(shù)遙感定量反演提供重要的科學(xué)依據(jù),研究思路和方法可為以后相關(guān)研究提供支持。
[Abstract]:In this paper , a quantitative inversion model of water quality parameters such as chlorophyll , temperature and yellow substance has been developed in the Bohai Sea as the inland sea in the north of China . ( 2 ) The correlation between the parameters of non - optically active water quality and MODIS band reflectivity is discussed , and the applicability of direct method in remote sensing quantitative inversion of non - optically active water quality parameters is discussed . ( 3 ) The correlation between the surface salinity of Bohai Sea and MODIS band reflectivity is not enough to establish a robust quantitative inversion model .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X87

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本文編號(hào)：1779518