基于后向散射系数的鄱阳湖悬浮物浓度反演与垂直分布特征

摘要

水体悬浮物浓度垂直分布监测对掌握湖泊水环境空间变化具有重要作用,但目前传统的采样方法获取的悬浮物浓度存在垂直观测不同步、连续剖面快速监测难度大等问题.以鄱阳湖为例,通过对湖泊水体后向散射系数和悬浮物浓度的垂直监测,构建并应用了基于水体后向散射系数的悬浮物浓度垂直分布反演模型,实现了水体悬浮物浓度垂直分布快速监测的目的.结果表明,鄱阳湖水体700 nm波段的后向散射系数与总悬浮物浓度和无机悬浮物浓度具有较好的相关性,构建的指数函数关系效果最佳,决定系数(r2)分别为0.849、0.811,模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.56、8.70;鄱阳湖水体分为4种垂直分布类型:混合均匀型(A型)、增大型(B型)、中层增大或减小型(C型)、上部增大下部混合型(D型),近70％的监测站点为垂直非均匀水体;鄱阳湖水体总悬浮物浓度垂直剖面层化现象和沿程纵向变化明显,主要受水位变化、水体流速和流态的改变、采砂活动等湖区自然条件和人类活动,以及河流来水的浑浊程度等多因素影响.研究结果可为摸清湖泊水体悬浮物浓度的空间分布规律提供数据支持,为解决湖泊高动态水体悬浮物浓度垂直监测的问题提供测量技术和方法支持.