总结以往的研究,可选用的悬浮泥沙提取模型有很多,例如 Cordon 模型(何青等,1999)、 基于高光谱数据的遥感回归模型( 刘茜等,2008) 、长江中游地区高斯模型(林承达等,2014)[6]
[12] [13]。西溪湿地水体呈现碎片状,连续水域范围小,且水体与陆地交叉出现,地形复杂,
人为影响因素明显,故前人所建立的数学模型并不适用于西溪湿地的地表特征,此项研究可 以填补西溪湿地悬浮泥沙遥感监测的空白,推动水质监测及旅游事业的发展。
2 研究区域与方法
2。1 研究区域
西溪国家湿地公园位于浙江省杭州市城区西部,地理坐标为 120°02′22″~120°05′ 10″E,30°14′58″~30°16′59″N,总面积约为 10。08 平方公里[7]。
图 1 研究区域 西溪湿地现主要向游客开放的是一期保护工程,主要包括生态保护区、生态恢复区及历
史遗存保护区。与绝大多数湿地缺乏人类活动不同, 西溪湿地地处杭州市区, 与人类活动及 杭州历史文化都有密不可分的关系。西溪湿地动植物种类多,数量大,表现出极强的生物多 样性,园区主要由河港、池塘、湖漾、沼泽等水域组成,水网密度远高于其他湿地。论文网
本次研究范围为整个西溪湿地水域区域,包括西溪湿地一期、二期及三期工程,如上图 所示,我们在西溪湿地中心地段进行采样工作,并对整个西溪湿地范围进行反演工作,以达 到对西溪湿地悬浮泥沙的动态监测。无论是从人文还是从生态角度出发,对西溪湿地进行环 境监测,都是促进其生态和经济发展的重要基础。
2。2 研究方法
在可见光波段范围内,水体由于其组成成分和地理位置的不同在遥感影像上会表现出不 同的水色和地理信息。传感器所接受到的水体信息主要由水对太阳辐射的吸收和反射决定, 而泥沙含量的不同会导致水体的反射率不同。一般情况下,随着悬浮泥沙浓度和悬浮颗粒的 增加,水体的反射能力在相关波段发生明显变化,从而影响传感器接收到的能量。
图 2 研究方法
本次研究的数据源包括 2011 及 2013 年 World View-2 高分遥感影像、野外实测站点水 体光谱数据及采样水体的悬浮泥沙浓度。对遥感影像进行预处理和大气校正,预处理包括研 究区域裁剪、水网提取等,大气校正采用的是 ENVI 软件下的 FLAASH 大气校正,通过对野 外实测站点水体光谱数据进行处理,得到等效遥感反射率数据,并基于悬浮泥沙浓度数据建 立数学模型,实现对研究区域水体悬浮泥沙浓度的遥感反演。本次操作不仅仅对西溪湿地空 间区域上悬浮泥沙浓度差异进行了比较,还同时对其时间尺度上的悬浮泥沙浓度进行了比较,
分别处理 2011 年及 2013 年 World View-2 高分遥感影像,对其浓度变化进行比较。文献综述
3 数据获取与分析
3。1 实测数据方法
研究于 2013 年 7 月 23 日、2013 年 9 月 17 日及 2015 年 3 月 29 日在西溪湿地开展了水
体光谱测量及水样采集工作。为了提高数据测量效率及准确性,在研究区域内共选取了 24 个均匀分布的采样点,其中包含了连续水域的中心、近河岸、河道交叉口等多种形式的水体 分布类型,排除了个别特殊水域对于悬浮泥沙反演精度的影响。
在每个采样点,分别提取 3 瓶等量的水体样本。具体方法为在每个站位离水面约 0。2 m 处, 用标准采样器取水, 并将水样转移至贴有序号标识的 500ml 棕色瓶中, 置于低温避光的 储藏箱保存。
水面以上光谱测量方法是利用便携式瞬态光谱仪和标准板, 得到离水辐射率、归一化离 水辐射率、遥感反射率和水面以下辐照度比等参数。具体操作过程中,本研究利用 HandHeld 2 手持式 ASD 便携式地物光谱仪和 30 %反射率的标准板,依据水面以上光谱测量[10]方法分 别测量水面、天空光和标准板的辐亮度,,每站点循环三次,取三次测量平均值作为该站点