基于GF-1衛(wèi)星WFV數(shù)據(jù)的水質(zhì)參數(shù)估算模型研究.pdf

1、隨著近岸海洋和內(nèi)陸水體水環(huán)境污染問題的日趨嚴(yán)重，常規(guī)基于實(shí)地采樣的水質(zhì)監(jiān)測方法已經(jīng)無法準(zhǔn)確、全面反映水域生態(tài)系統(tǒng)的總體時(shí)空分布和變化情況，遙感技術(shù)以其寬覆蓋、準(zhǔn)確客觀、定期重返等優(yōu)勢為水質(zhì)監(jiān)測提供了新的技術(shù)路徑，可以實(shí)現(xiàn)對水體水質(zhì)情況的全面監(jiān)測。
　　本文總結(jié)了水質(zhì)遙感的原理技術(shù)、現(xiàn)有的監(jiān)測方法和常用的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并歸納了葉綠素a、溶解氧、總氮和總磷4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)現(xiàn)有的反演模型的國內(nèi)外研究進(jìn)展，為評估蓬萊19-3溢油事故發(fā)生5年后渤海

2、中部海域浮游植物生長恢復(fù)狀況和全面掌握河北省潘家口水庫水質(zhì)情況，開展了水質(zhì)參數(shù)估算模型研究，利用GF-1衛(wèi)星WFV多光譜數(shù)據(jù)寬覆蓋的優(yōu)勢，參照模型使用的波段或波段組合，確定與實(shí)測水質(zhì)參數(shù)相關(guān)性最高的變量，建立了渤海中部海域葉綠素 a和潘家口水庫水質(zhì)參數(shù)的遙感估算模型，精度評價(jià)結(jié)果表明，模型可有效反映研究區(qū)各水質(zhì)參數(shù)的空間分布情況。
　　首先，構(gòu)建了渤海中部海域葉綠素 a濃度的遙感估算模型。通過對渤海中部海域葉綠素 a濃度實(shí)測值與遙

3、感反射率間的相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，綠光波段反射率與實(shí)測葉綠素 a濃度相關(guān)性最高，留一法交叉驗(yàn)證結(jié)果表明，研究區(qū)葉綠素a濃度的模型估算結(jié)果與實(shí)測值的平均相對誤差為11.67％，所構(gòu)建的遙感估算模型精度滿足需要，估算結(jié)果可以正確反映渤海中部海域葉綠素 a濃度的空間分布情況，蓬萊19-3平臺(tái)附近2km、4km和6km緩沖區(qū)海域范圍內(nèi)葉綠素a濃度均值分別為0.32μg/L、0.37μg/L和0.40μg/L，均低于正常值域范圍，并由平臺(tái)中心向其

4、外側(cè)海域呈現(xiàn)增加的變化趨勢，而整個(gè)渤海中部海域近岸區(qū)域葉綠素a濃度高于外海海域，該結(jié)果與以往研究中春季表層海水葉綠素a濃度分布情況類似，表明事故發(fā)生5年后渤海中部海域表層葉綠素a濃度趨于正常，表層海水浮游植物生長情況已得到一定程度的恢復(fù)，溢油對19-3平臺(tái)附近海域的影響已不顯著，目前該海域的主要污染來自陸源污染。
　　其次，建立潘家口水庫水質(zhì)參數(shù)的遙感估算模型。通過對潘家口水庫水質(zhì)參數(shù)實(shí)測值與遙感反射率間的相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以

5、藍(lán)光波段和綠光波段構(gòu)建的比值模型與實(shí)測葉綠素 a濃度相關(guān)性最高，以藍(lán)光波段和綠光波段構(gòu)建的差值模型與實(shí)測溶解氧濃度相關(guān)性最高，以綠光波段和紅光波段構(gòu)建的差值模型與實(shí)測總氮濃度相關(guān)性最高，以藍(lán)光波段和綠光波段構(gòu)建的差值模型與實(shí)測總磷濃度相關(guān)性最高，且研究區(qū)葉綠素a、溶解氧、總氮和總磷模型估算值與實(shí)測值的相對誤差分別為14.3%、23.9%、7.5%和14.7%，總體平均相對誤差為15.1%，估算模型滿足精度需要，由各水質(zhì)要素估算結(jié)果的空間

6、分布可知，葉綠素 a濃度在水庫上游及瀑河支流水域相對較低，在水庫中下游水域相對較高；溶解氧濃度在水庫上游及瀑河支流水域相對較高，在水庫中下游水域相對較低；水庫中上游水域的總氮濃度相對較高，而水庫下游水域相對較低；總磷濃度在水庫上游水域相對較低，在水庫中下游水域相對較高，可為未來庫區(qū)水污染綜合整治與治理提供科學(xué)依據(jù)。
　　在水質(zhì)參數(shù)估算經(jīng)驗(yàn)方法和半分析模型研究的基礎(chǔ)上，以潘家口水庫為例，嘗試了基于分析模型的葉綠素 a濃度和懸浮物濃度