南黄海近岸水体悬沙分析与遥感反演

摘要

高悬沙水体多分布在近岸与河口地带，其悬浮泥沙的反演对于现实应用具有重要意义，但是由于成分复杂而导致水体内部光学性质不稳定，所以国内外学者目前一直在研究合适的反演模型。本文以位于南黄海的小洋口为研究区，利用现场测量的悬沙浓度、粒度和光谱数据，探讨了浓度、粒径和反射率三个因子的变化特征。通过对悬沙浓度与反射率之间关系的分析，建立了基于标准化反射率反演悬沙浓度的模型。最后根据粒径对反射率的影响，建立了去除粒径影响的悬沙浓度反演模型，对实现高浑浊水体的悬沙反演进行了探讨。 1.利用仪器实地观测了52个小时的表层悬沙浓度数据、10个小时的光谱数据以及26个小时的悬沙粒度数据，为后期的因子分析和建模提供了同步、连续的数据。 2.对比了Master Size 2000和Lisst对相同水样的粒径测量结果，发现不同处理方法会对测得的粒径数据产生较大影响，说明在分析自然水体的粒径和反射率之间的关系时，应尽量使用现场测量的粒度数据，这才能保证分析结果的准确性。 3.通过分析表层悬沙粒度和体积浓度随时间的变化趋势发现，表层悬沙颗粒以粉砂和黏土为主，垂向上随着深度的增加悬沙的粒度和体积浓度都增大。大潮的表层悬沙浓度的变化区间为0.016～0.716kg/m<'3>，小潮的表层悬沙浓度变化区间为0.0167～0.261kg/m<'3>。 4.研究区的表层悬沙水体的光谱曲线在低悬沙浓度时表现为单峰特征，在高悬沙浓度时表现为双峰特征。 5.介绍了水色遥感的机理，对比分析了目前主流的二类水体水色反演模型。通过对标准化反射率与表层悬沙浓度之间关系的分析，提取四个敏感波段并建立了与悬沙浓度的模型，经过分析选取R <,716>/R<,551>的指数方程(C=1216.76exp(x/3.39)-1371.18)为标准化反射率反演表层悬沙的最佳模型。 6.探讨了悬沙粒径与反射率之间的关系，发现582nm的反射率对悬沙粒径的变化反应最好，结合悬沙浓度的敏感波段716nm和725nm，建立波段比值与悬沙浓度的线性和指数模型，通过对模型进行分析、验证，得到了去除粒径影响的表层悬沙浓度反演模型。

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文摘

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论文说明：图表目录

声明

1 引言

1.1研究意义和目的

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究进展

1.2.3研究现状分析

1.3研究内容

1.4研究技术路线

2 数据采集

2.1研究区概况

2.1.1气象条件

2.1.2海洋水文

2.1.3海岸地貌特征

2.1.4底质及沿岸泥沙分布状况

2.2野外数据采集

2.2.1悬浮泥沙浊度的测量

2.2.2悬浮泥沙粒径的测量

2.2.3水体光谱测量

3数据处理与分析

3.1粒度数据分析

3.1.1粒度测量对比

3.1.2悬浮泥沙粒径变化分析

3.2浓度数据分析

3.2.1 OBS标定

3.2.2 OBS浓度数据分析

3.2.3 Lisst与OBS浓度数据相关分析

3.2.4悬浮泥沙体积浓度变化

3.3光谱数据分析

3.4本章小结

4表层悬沙浓度的遥感反演

4.1水色遥感的机理

4.1.1纯海水的光谱特性

4.1.2一类水体和二类水体

4.1.3海洋水色遥感的特征量

4.2二类水体的反演算法

4.2.1经验公式法

4.2.2基于模型的算法

4.2.3反演算法小结

4.3表层悬沙浓度的遥感反演

4.3.1遥感反射率的计算

4.3.2基于标准化反射率的悬沙浓度反演

4.3.3基于反射率的一阶微分的悬沙浓度反演

4.3.4去除悬沙粒径影响的悬沙浓度反演

4.4本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2研究中存在的问题和下一步的工作目标

参考文献

致谢