發(fā)布時(shí)間：2017-08-06 14:13

  本文關(guān)鍵詞：渤海灣近岸海域懸浮泥沙濃度遙感反演模型研究

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【摘要】：海岸帶是聯(lián)系海洋與陸地的重要場(chǎng)所，是兩者物質(zhì)與能量互相作用、互相交換的過渡地帶，擁有豐富的自然資源，且人類活動(dòng)劇烈，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。懸浮泥沙濃度是評(píng)價(jià)海洋水體水質(zhì)與環(huán)境的重要參數(shù)之一，它不僅決定了水體透明度、渾濁度等光學(xué)特性，還對(duì)海洋環(huán)境、海岸建設(shè)等具有重要意義。渤海灣作為渤海三大海灣之一，不僅在自然資源上占有重要地位，從社會(huì)經(jīng)濟(jì)的角度來說對(duì)我國也非常重要，近些年來，有越來越多的工程在這里開展、建設(shè)。所以，對(duì)渤海灣進(jìn)行懸浮泥沙監(jiān)測(cè)，具有重要意義。遙感技術(shù)是當(dāng)前大尺度海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段，相比于傳統(tǒng)的海上船只有限點(diǎn)的測(cè)量，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋水體實(shí)時(shí)、連續(xù)、大范圍監(jiān)測(cè)。用遙感反演渤海灣懸浮泥沙濃度是一種較好的手段，對(duì)海洋環(huán)境、建設(shè)又具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。 遙感反演懸浮泥沙濃度的關(guān)鍵在于建立遙感信息與懸浮泥沙濃度之間的定量化模型，然而懸浮泥沙的復(fù)雜光學(xué)特性使遙感反演具有較強(qiáng)的區(qū)域性和時(shí)態(tài)性，對(duì)于近岸海域這種水體組分復(fù)雜的二類水體，并不存在一種通用反演模型，需要根據(jù)研究區(qū)含沙水體光譜特性，并結(jié)合其它相關(guān)因素，才能建立起精度高且具有一定推廣性的反演模型。 本文在野外實(shí)測(cè)懸浮泥沙濃度、粒徑和光譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過分析研究區(qū)水體光譜特征，構(gòu)建了遙感反射率與懸浮泥沙濃度之間的統(tǒng)計(jì)回歸、主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三種模型，以及將粒徑作為一種影響因子考慮的二元模型。另外，利用多波段準(zhǔn)分析算法（QAA）建立遙感反射率和懸浮泥沙濃度之間的半分析模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比、分析。最后，利用LANDSAT5-TM數(shù)據(jù)，應(yīng)用反演模型，得到研究區(qū)懸浮泥沙濃度分布圖，分析研究區(qū)懸浮泥沙含量及空間分布特點(diǎn)，并結(jié)合前人相關(guān)研究，簡要分析了研究區(qū)懸浮泥沙形成的驅(qū)動(dòng)因素。 本文主要研究內(nèi)容包括： ⑴渤海灣含沙水體光譜特性研究 ⑵渤海灣懸浮泥沙濃度一元經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯浚ńy(tǒng)計(jì)回歸、主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型） ⑶考慮粒徑影響的渤海灣懸浮泥沙濃度二元經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯浚ńy(tǒng)計(jì)回歸、主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型） ⑷基于多波段準(zhǔn)分析算法(QAA)的固有光學(xué)量估算 ⑸渤海灣懸浮泥沙濃度半分析模型的建立 ⑹反演模型比較與應(yīng)用 ⑺反演結(jié)果及其動(dòng)因分析 研究結(jié)果表明： ⑴研究區(qū)水體呈現(xiàn)典型的二類水體光譜特性，光譜曲線呈現(xiàn)雙峰特征，第一峰在550-600nm之間，第二峰在800nm附近。 ⑵建立懸浮泥沙濃度與遙感反射率的一元經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭兄鞒煞址治鏊惴ň茸詈�，絕對(duì)誤差為3.46mgL-1，相對(duì)誤差為26.54%，均方根誤差為4.44mgL-1；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型精度較差。 ⑶除統(tǒng)計(jì)回歸模型以外，，考慮粒徑的二元反演模型精度好于同算法的一元模型，且二元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反演精度最高，絕對(duì)誤差為2.98mgL-1，相對(duì)誤差為24.23%，均方根誤差為4.16mgL-1；統(tǒng)計(jì)回歸模型反演效果較差。 ⑷基于QAA算法建立的半分析模型，模型精度高，是所有模型中反演效果最好的，絕對(duì)誤差為2.49mgL-1，相對(duì)誤差為16.07%，均方根誤差為4.30mgL-1。 ⑸在本文所建的所有模型中，半分析模型與二元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型反演效果好，主成分模型次之，統(tǒng)計(jì)回歸模型反演效果一般，而一元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的反演效果并不理想。 ⑹渤海灣懸浮泥沙濃度處于中等泥沙濃度區(qū)域，主要集中分布在20-60mgL-1范圍，并呈現(xiàn)出南部海域泥沙濃度高于北部海域、近岸水體高于深海水體的特點(diǎn)。 ⑺渤海灣泥沙分布特點(diǎn)主要受入海徑流攜帶泥沙和人類活動(dòng)的共同影響。
【關(guān)鍵詞】：懸浮泥沙濃度 遙感反演模型 QAA算法 渤海灣
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P237;P714
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 選題背景與研究意義13-16
• 1.1.1 選題背景13-15
• 1.1.2 研究意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外懸浮泥沙濃度遙感研究進(jìn)展16-21
• 1.2.1 國外研究進(jìn)展16-18
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 存在問題分析20-21
• 1.3 本文研究思路與研究內(nèi)容21-25
• 1.3.1 主要研究思路21-22
• 1.3.2 技術(shù)路線22-23
• 1.3.3 各章研究內(nèi)容23-25
• 第二章 水色遙感理論基礎(chǔ)25-35
• 2.1 水色遙感的原理25-30
• 2.1.1 水體分類25-26
• 2.1.2 水色遙感物理量26-28
• 2.1.3 水體輻射傳輸原理28-30
• 2.2 水色遙感反演模型30-33
• 2.2.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>30-31
• 2.2.2 理論模型31-33
• 2.2.3 半分析模型33
• 2.3 水色遙感傳感器33-35
• 2.3.1 水色衛(wèi)星傳感器33-34
• 2.3.2 其它衛(wèi)星傳感器34-35
• 第三章 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)采集與處理35-49
• 3.1 研究區(qū)概況35-37
• 3.1.1 區(qū)位條件35-36
• 3.1.2 地質(zhì)地貌36
• 3.1.3 水文氣象特征36-37
• 3.1.4 資源條件37
• 3.1.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征37
• 3.2 水體光譜測(cè)量與數(shù)據(jù)處理37-41
• 3.2.1 水體光譜測(cè)量原理37-39
• 3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)水體光譜測(cè)量方法39-40
• 3.2.3 實(shí)測(cè)水體光譜數(shù)據(jù)處理40-41
• 3.3 水體懸浮泥沙濃度與粒徑測(cè)量41
• 3.4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)特征分析41-44
• 3.4.1 懸浮泥沙濃度分析41-43
• 3.4.2 懸浮泥沙粒徑分析43-44
• 3.5 遙感數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理44-49
• 3.5.1 LANDSAT5-TM 數(shù)據(jù)介紹44-45
• 3.5.2 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理45-49
• 第四章 水體懸浮泥沙濃度遙感反演經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>49-63
• 4.1 建立懸浮泥沙濃度統(tǒng)計(jì)回歸反演模型49-53
• 4.1.1 遙感反射率與懸浮泥沙濃度相關(guān)分析49-50
• 4.1.2 統(tǒng)計(jì)回歸模型建立50-51
• 4.1.3 考慮粒徑的統(tǒng)計(jì)回歸模型建立51-53
• 4.2 建立懸浮泥沙濃度主成分反演模型53-55
• 4.2.1 主成分波段的選擇53-54
• 4.2.2 主成分模型建立54
• 4.2.3 考慮粒徑的主成分反演模型建立54-55
• 4.3 建立懸浮泥沙濃度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演模型55-63
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型55-56
• 4.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-57
• 4.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立57-60
• 4.3.4 考慮粒徑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演模型60-63
• 第五章 水體懸浮泥沙濃度遙感反演半分析模型63-69
• 5.1 固有光學(xué)量63-64
• 5.2 QAA 算法估算固有光學(xué)量64-65
• 5.3 固有光學(xué)量與懸浮泥沙濃度相關(guān)分析65-67
• 5.4 固有光學(xué)量與表觀光學(xué)量理論分析67-68
• 5.5 半分析模型建立68-69
• 第六章 遙感反演模型比較與應(yīng)用69-75
• 6.1 反演模型比較69-72
• 6.2 反演模型應(yīng)用72-73
• 6.3 反演結(jié)果分析73-75
• 結(jié)論與展望75-78
• 主要結(jié)論75-76
• 創(chuàng)新點(diǎn)76-77
• 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：630151