MODIS數(shù)據(jù)應(yīng)用

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1、MODIS數(shù)據(jù)應(yīng)用——陸地部分鄭偉博士研究生中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)培訓(xùn)班2021/7/241本報(bào)告參考的主要研究成果王正興.中科院地理資源所博士論文.2006（土地分類）石瑞香.中科院地理資源所博士論文.2003（蝗災(zāi)監(jiān)測(cè)）郭廣猛.中科院地理資源所博士論文.2004（火災(zāi)監(jiān)測(cè)）宋冬梅.中科院地理資源所博士后報(bào)告.2005（土地分類）馬龍.中科院地理資源所博士論文.2005（NPP估算）趙冰茹.中科院地理資源所博士論文.2005（草地監(jiān)測(cè)）曹云剛.中科院地理資源所博士論文.2006（雪蓋監(jiān)測(cè)）鄭偉.中科院地理資源所博士論文初稿（洪災(zāi)監(jiān)測(cè)）索玉霞.中科院地理資源

2、所碩士論文初稿（土地分類）張　博等.湖泊水質(zhì)遙感研究進(jìn)展.水科學(xué)進(jìn)展.2007.王艷紅等.基于分區(qū)的太湖葉綠素a遙感估測(cè)模型.河海大學(xué)學(xué)報(bào).2007.焦紅波等.基于高光譜遙感反射比的太湖水體葉綠素a含量估算模型.遙感學(xué)報(bào).2006.祝令亞等.應(yīng)用MODIS監(jiān)測(cè)太湖水體葉綠素a濃度的研究.遙感信息.2006.2021/7/242報(bào)告提綱湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)土地覆蓋分類NPP計(jì)算草地估產(chǎn)自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)2021/7/24312021/7/2441.1湖泊水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法：實(shí)地采樣、實(shí)驗(yàn)室分析優(yōu)點(diǎn)：精度高缺點(diǎn)：點(diǎn)上進(jìn)行，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高。難以對(duì)大面積水域進(jìn)行同步測(cè)試。遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法：優(yōu)點(diǎn)：宏觀

3、、動(dòng)態(tài)、成本低。它既可以滿足大范圍水質(zhì)監(jiān)測(cè)的需要，也可以動(dòng)態(tài)跟蹤污染事件的發(fā)生、發(fā)展。2021/7/2451.2湖泊水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的主要指標(biāo)湖泊水體的光譜特征受到很多水質(zhì)組分的影響，其中與光譜成明顯相關(guān)關(guān)系的水質(zhì)指標(biāo)是:浮游植物、黃色物質(zhì)、懸浮物、溶解性有機(jī)碳、渾濁度等。葉綠素:常用于估測(cè)浮游植物的生產(chǎn)力和生物量，也是反映水體富營養(yǎng)化程度的一個(gè)重要參數(shù)。黃色物質(zhì):黃色物質(zhì)對(duì)光譜有很大的影響，且影響生物化學(xué)過程，它對(duì)可見光和紫外線有很強(qiáng)的吸收作用。懸浮物:總懸浮物(TSPM)分為有機(jī)懸浮物(SPOM)和無機(jī)懸浮物(SPIM)。SPOM由不同的藻類組成，因此在光譜上可能存在不同；不同的顆粒來源和粒

4、徑在光譜上也存在著差別。2021/7/2461.3水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)中的誤差來源及解決方法水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)走向?qū)嵱没恼系K是精確度問題。主要誤差來源有：地面同步采樣誤差：淺水區(qū)船只擾動(dòng)。解決方法：船只停穩(wěn)一段時(shí)間后再采樣。衛(wèi)星傳感器接收水面水質(zhì)信號(hào)弱：水面反射小，變化范圍小，通常情況下離水時(shí)10%，到達(dá)衛(wèi)星傳感器時(shí)，只有不到1%。解決方法：精確的大氣校正、地面光譜修正衛(wèi)星數(shù)據(jù)。影響反射光譜的諸多因素：水面波浪粗糙度、入射光角度、鏡面反射、蒸發(fā)、大氣等。解決方法：鏡面反射模型可估計(jì)水面糙率(減少風(fēng)的影響)，同時(shí)減少太陽入射角影響。微波傳感器可以減少水面溫度和糙率的影響。同譜異物問題：不同濃度組分配比情況

5、下，光譜有可能大致相同。這種原因造成反演模型的解可能不唯一。需要研究每一項(xiàng)組分的波譜變化與濃度之間的關(guān)系，在光譜微小的變化中，找到水質(zhì)變化的信息。解決方法：反演模型中再加入與光譜有關(guān)系的水質(zhì)指標(biāo)。算法誤差：湖泊水質(zhì)遙感模型的適用性會(huì)隨著空間和季節(jié)的變化有不同的適用性。定量的水質(zhì)遙感模型僅在同一類水體的同一時(shí)期或湖泊的某一個(gè)分區(qū)內(nèi)，模型才比較準(zhǔn)確。解決方法：發(fā)展考慮季節(jié)和空間變化的模型，分季節(jié)分水域建立模型。（張博等,2007）2021/7/2471.4湖泊水質(zhì)遙感反演方法水質(zhì)遙感反演可分為3種方法:反射率經(jīng)驗(yàn)公式法；各組分散射和吸收經(jīng)驗(yàn)公式法；熒光法。反射率經(jīng)驗(yàn)公式法：是利用水質(zhì)組分與某一波

6、段反射率或吸收率，或者不同波段之間的比值之間的相關(guān)關(guān)系建立相關(guān)方程。按數(shù)學(xué)手段可以分為相關(guān)分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、線性方程組法、主成分分析法。按所取光譜自變量可以分為單波段相關(guān)法、波段比值法、波段微分法。2021/7/2481.5研究實(shí)例-研究區(qū)太湖湖體面積2250km2，平均水深2m，是一個(gè)大的淺水內(nèi)陸湖泊。近些年來，由于受到環(huán)湖地區(qū)工業(yè)發(fā)展的影響，太湖的水質(zhì)遭到破壞，出現(xiàn)了富營養(yǎng)化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。太湖葉綠素a(Chl-a)是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)之一，其質(zhì)量濃度是湖泊富營養(yǎng)化的重要標(biāo)志。中分辨率成像光譜儀(MODIS)數(shù)據(jù)因具有光譜分辨率高、觀測(cè)周期短、全球免費(fèi)獲取等優(yōu)勢(shì)

7、，在遙感水質(zhì)監(jiān)測(cè)中受到越來越多的重視。2021/7/2491.5研究實(shí)例-研究思路分析太湖水體實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)和葉綠素a質(zhì)量濃度的相關(guān)關(guān)系。對(duì)比MODIS波段，找出反演葉綠素a質(zhì)量濃度的最佳波段。對(duì)太湖進(jìn)行分區(qū)，應(yīng)用MODIS數(shù)據(jù)建立各分區(qū)的估測(cè)模型。（王艷紅等,2007）2021/7/24101.5研究實(shí)例-數(shù)據(jù)介紹葉綠素a質(zhì)量濃度：表層水質(zhì)采樣葉綠素a質(zhì)量濃度在1.18~52.44μg/L之間，均值為14.0