應(yīng)用modis監(jiān)測太湖水體葉綠素a濃度季節(jié)變化研究

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1、2008.1遙感應(yīng)用遙感信息應(yīng)用MODIS監(jiān)測太湖水體葉綠素a濃度季節(jié)變化研究王世新,焦云清,周藝,祝令亞,閻福禮(中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所,北京10010)摘要:以太湖作為實驗區(qū),利用波段比值、差值和組合算法討論了非成像及成像高光譜數(shù)據(jù)和葉綠素濃度相關(guān)性差異和敏感波段分布,在此基礎(chǔ)上將不同時段的MODIS影像,不同空間分辨率的波段反射率與葉綠素a濃度實測值進行相關(guān)分析,通過回歸擬合建立并驗證了不同季節(jié)的葉綠素a濃度遙感監(jiān)測模型,并應(yīng)用模型計算出太湖水體葉綠素a濃度的分布情況,對太湖水質(zhì)變化進行了評價。研究結(jié)果表明,MODIS影像在太湖的水質(zhì)動態(tài)變化監(jiān)測中是可用的。關(guān)鍵詞

2、:MODIS影像;葉綠素a;季節(jié)變化;模型;太湖中圖分類號:TP79文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1000-3177(2008)95-0047-07太湖位于長江三角洲地區(qū)。近年來太湖的富營分的光學(xué)特性會存在較大的改變,葉綠素反演算法[2]養(yǎng)化問題,已經(jīng)嚴重影響了太湖的環(huán)境質(zhì)量。作為會存在較大的差異。但是,在水動力劇烈、水質(zhì)組富營養(yǎng)化的關(guān)鍵指標(biāo),用來表征藻類爆發(fā)程度的葉分復(fù)雜的淺水內(nèi)陸湖泊中,葉綠素濃度的多時相遙綠素a濃度是量化水質(zhì)狀況的重要參數(shù)之一。因感監(jiān)測的研究還很缺乏,因此,本文在對多時相此,快速、準(zhǔn)確、高頻率地監(jiān)測水環(huán)境質(zhì)量,預(yù)警藻類MODIS數(shù)據(jù)進行精細大氣糾正的基礎(chǔ)上

3、,探討了不爆發(fā),迫切需要采用各種高新技術(shù),尤其是遙感技術(shù)同時相葉綠素濃度反演的波段敏感差異,并基于這來檢測和監(jiān)測水體葉綠素濃度的時空變化。一研究結(jié)果,建立了太湖水域的葉綠素濃度的多時對于葉綠素濃度的定量遙感反演,國內(nèi)外眾多相反演模型,評價了太湖水體葉綠素濃度的時空變學(xué)者開展了大量工作,并建立了不同的光學(xué)遙感?；?。型,如ThiemannS.等利用實測光譜和IRS21c衛(wèi)星數(shù)據(jù)對Mecklenburg湖的葉綠素濃度進行了探1試驗情況和數(shù)據(jù)處理[1]測;P.A.Brivio等應(yīng)用TM影像對Garda湖的葉[2]1.1試驗情況綠素濃度變化進行了評價;疏小舟等應(yīng)用OMIS2選取太湖

4、污染最為嚴重的梅梁灣及其附近水域II航空成像光譜對太湖葉綠素a的濃度分布進行了[3]作為主要試驗區(qū),共布設(shè)25個采樣點(見圖1),分估算。此外,很多學(xué)者也對水體水質(zhì)的季節(jié)變化別于2003年10月28日、2004年3月4日、2004年展開了定量研究,如K.Kallio等對芬蘭南部地區(qū)[4]4月25日、2004年8月19日進行了地面數(shù)據(jù)的采的11個湖泊水質(zhì)進行了不同季節(jié)的研究;張華等集工作。利用GPS定位儀確定采樣點的地理坐標(biāo),以湘江長沙段為研究區(qū),建立了針對內(nèi)陸水環(huán)境污染監(jiān)測的多時相遙感信息模型[5];SabineThiemann同時在每個采樣點進行水質(zhì)采樣和水體反射光譜測

5、等通過分析MecklenburgLake區(qū)的不同時相的高量(測量儀器為ASD野外光譜輻射儀,工作波段光譜數(shù)據(jù)特征,建立了基于半經(jīng)驗和多時相的透明350～2500nm)。通過實驗室分析得到葉綠素a、懸度和葉綠素a濃度的遙感反演模型[6]。太湖作為典浮物、總氮、總磷等十多個水質(zhì)指標(biāo)。型的內(nèi)陸淺水湖泊,平均深度只有1.9m左右。水1.2數(shù)據(jù)處理和大氣糾正體組分不僅受天氣和水動力影響較大,而且在藻類MODIS遙感影像的獲取為當(dāng)日MODIS生長過程中,不僅濃度有明顯的變化,而且葉綠素組AQUA1B的采樣數(shù)據(jù)。采樣當(dāng)日太湖上空均無收稿日期:2007-04-25修訂日期:2007-05

6、-23基金項目:國家自然科學(xué)基金(40671141)、國家863項目(2006AA06Z419)共同資助作者簡介:王世新(1965～),男,山東人,研究員,主要進行環(huán)境遙感和災(zāi)害遙感監(jiān)測研究。47?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net遙感信息遙感應(yīng)用2008.1例,給出了大氣糾正前后各波段的反射率值對比情況,并結(jié)合該點的實測光譜曲線進行分析(MO2DIS數(shù)據(jù)為分辨率500m的1～4波段,光譜范圍400～900nm),須說明的是

7、地面實測光譜數(shù)據(jù)只采集了兩期,采集時間分別為2003年10月28日和2004年4月29日。圖中顯示糾正后的各波段反射率均得到降低,更接近于地面實測值,反射率的折線形狀也與實測光譜曲線相似,大氣糾正的效果較為明顯。眾所周知,水體作為遙感弱反射目標(biāo),更易受到圖1采樣區(qū)點位布置圖大氣、光源、平臺姿態(tài)、儀器信號干擾等因素的影響。云,衛(wèi)星成像質(zhì)量很好。對獲取的MODIS影像進而且大部分水體反射的信號只占下行輻射的約2%行了幾何糾正和輻射定標(biāo)計算。幾何糾正采用Ge2～6%左右,要實現(xiàn)高精度的水質(zhì)定量遙感監(jiān)測,必ographicLat/Lo