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悬浮泥沙光谱特性及其浓度的遥感反演模式研究

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第一章前言

第一节研究目的和意义

第二节国内外研究现状

第三节研究思路与内容

参考文献

第二章悬沙水体光谱测量方法

第一节水色遥感的基本参数

第二节水体光谱测量方法

一、常规光谱测量方法

二、NASA水体光谱测量规范

三、光纤光谱仪水体光谱测量

第二节遥感反射率计算

一、离水辐亮度计算

二、水面入射辐照度计算

参考文献

第三章数据采集与资料准备

第一节野外数据采集

一、研究区概况

二、光谱测量

第二节实验室光谱测量

一、测试设备及样品

二、试验过程

第三节泥沙浓度的测量

一、光电测沙原理

二、标定曲线

三、泥沙浓度测量

第四节泥沙粒径的测量

一、仪器原理、结构及性能

二、泥沙粒径测量

参考文献

第四章悬沙水体的光谱特征

第一节纯水的光谱特性

第二节悬沙浓度和光谱反射率的关系

一、悬沙水体的光谱特征

二、悬沙浓度的敏感波段

第三节粒径对悬沙水体反射光谱的影响

参考文献

第五章悬浮泥沙浓度遥感反演模式

第一节悬浮泥沙遥感定量模式介绍

一、悬浮泥沙遥感模式的理论基础

二、遥感数据选择

三、悬浮泥沙遥感定量模式建立方法

第二节悬浮泥沙浓度遥感反演模式建立

一、固定粒径的悬浮泥沙浓度反演模式

二、考虑粒径影响的悬浮泥沙浓度反演模式

第三节悬沙浓度遥感反演模式的对比分析

一、模型精度检验

二、模型比较

参考文献

第六章结论与展望

后记

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摘要

本文在总结国内外悬浮泥沙遥感监测的基础上,以海安新北凌闸外潮沟为研究采样区,进行悬沙水体光谱反射率的测量,同时采集所测点近表层的水样,以获得不受大气影响的光谱反射率和同步水体悬移质泥沙浓度、粒径等悬沙物理特征。用野外沙样在实验室配置不同粒径、不同浓度等级的悬沙水样,研究悬沙水体的光谱反射率随着浓度和粒径变化的变化规律,选取悬沙敏感波段,在固定粒径的条件下,建立了遥感反射率和悬浮泥沙浓度的定量关系。在此基础之上,以野外实测的光谱反射率和悬沙中值粒径建立悬浮泥沙浓度的反演模式。通过研究取得了以下进展: 1、悬沙水体反射光谱特征的研究,及由此建立的水体光谱反射率和悬沙浓度之间的数值关系,为利用遥感技术探测河口、海岸、湖泊水深做了基础性的尝试,取得了令人满意的效果。 2、采用NASA水体光谱测量新规范(2003版)中提出的水体光谱测量方法,分别测出水体、天空散射光及标准反射板的辐亮度值,然后根据这几个值计算出遥感反射率。将光纤光谱仪用于悬沙水体的光谱测量,并且和地物光谱仪同步进行光谱数据的采集。通过比较分析,发现光纤光谱仪水面之下的测量值和地物光谱仪计算出的悬沙水体实际反射率值接近。 3、进行悬沙水体光谱特性研究。随着水体含沙量的增加,各波段的反射率都普遍增大,但随悬沙浓度的增加其增幅并不相同,悬沙水体的反射率具有“双峰”特征。悬沙的粒径和反射率呈现一种负相关的趋势,相同浓度的悬沙水体,粒径较大的反射率较低。根据水体光谱反射率与泥沙浓度之间相关系数和悬沙的光谱特征,选取悬沙浓度反演的三个敏感波段730~750nm、800~820nm、900~930nm.。 4、利用实验室实测的悬沙水体的反射率R和对应的悬沙浓度S,在固定粒径的条件下(Ds0=0.032nm)建立悬沙浓度反演的敏感波段模型和主成分模型。将粒径因子引入到浓度反演模型中,构建变量T=R×d,以野外实测悬沙水体的光谱反射率R和每个样本对应的T为因子建立悬沙浓度反演的敏感波段模型和主成分模型。由于主成分分析法能很好的获取多通道悬沙水体光谱反射率信息,因而其模型的反演能力优于敏感波段模型。

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