葉綠素a濃度和透明度作為與光譜特征相關(guān)的水質(zhì)參數(shù),是遙感反演水體質(zhì)量的重要指標(biāo)。以安徽巢湖為研究區(qū)域,利用2016年1～9月的地面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的2016年4個(gè)時(shí)期的資源和高分衛(wèi)星的遙感影像,基于水體光譜特征使用K均值與支持向量機(jī)將水體分為葉綠素a主導(dǎo)、透明度主導(dǎo)、共同主導(dǎo)3類,并建立了用于反演葉綠素a和透明度的創(chuàng)新光譜指數(shù)NDWC和NDWS。反演葉綠素a濃度時(shí),使用NDWC反演葉綠素a主導(dǎo)和共同主導(dǎo)型水體,使用RVIgreen反演透明度主導(dǎo)型水體,均方根誤差RMSE為0.044 3mg/L,優(yōu)于傳統(tǒng)光譜指數(shù)NDVI（0.053 4 mg/L）和機(jī)器學(xué)習(xí)算法GDBT（0.051 5 mg/L）;反演透明度時(shí),使用NDWS反演透明度主導(dǎo)和共同主導(dǎo)型水體,使用G反演葉綠素a主導(dǎo)型水體,均方根誤差RMSE為0.022 4 m,優(yōu)于傳統(tǒng)光譜指數(shù)NDVI（0.030 6 m）和KNN算法（0.027 2 m）。將該方法應(yīng)用于巢湖2016年4個(gè)時(shí)期的遙感影像評(píng)估巢湖水質(zhì),結(jié)果表明:第二時(shí)期（4月和6月）整體葉綠素a濃度最高,透明度最低;第一時(shí)期（3月）和第四時(shí)期（9月和11月）次之;第三時(shí)期（... 

【文章來源】：人民長(zhǎng)江. 2020,51(09)北大核心

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【部分圖文】：

采樣點(diǎn)分布

表3 3類水體的分類規(guī)則Tab.3 Classification rules of three types of water bodies 水體種類 判別公式 數(shù)據(jù)量/組 第一類 Red-NIR<-0.00033 10 第二類 Green-Red<0.07433 12 第三類 0.5808Green-1.5808Red+NIR<-0.0199 17葉綠素a濃度和透明度均可影響水體的固有光學(xué)特性,進(jìn)而決定水體的光譜特征;若水體中葉綠素a濃度較高而透明度高,則葉綠素a在水體光譜特征中占主導(dǎo)因素;若水體中葉綠素a濃度較低而透明度低,則透明度在水體光譜特征中占主導(dǎo)因素;若兩者較為均衡,則兩者共同作用于水體光譜特征。因此,需要分析采樣點(diǎn)的光譜反射率,探究出影響光學(xué)特性的主導(dǎo)因素。

由圖3可知3類水體的主導(dǎo)因素各不相同,所以可對(duì)不同光譜種類的水體采取不同的水質(zhì)反演模型。使用NDWC反演葉綠素a濃度時(shí),3類水體的擬合精度如圖5(a)所示,可知NDWC對(duì)于Chla主導(dǎo)型水體和共同主導(dǎo)型水體擬合精度較高(R Chla 2 =0.72,R 共同 2 =0.75),但對(duì)于SD主導(dǎo)型水體擬合精度較低(R SD 2 =0.03)。使用NDWS反演透明度時(shí),3類水體的擬合精度如圖5(b)所示,可知NDWS對(duì)于SD主導(dǎo)型水體和共同主導(dǎo)型水體擬合精度較高(R SD 2 =0.56,R 共同 2 =0.90),但對(duì)于Chla主導(dǎo)型水體擬合精度較低(R Chla 2 =0.05)。所以在反演葉綠素a濃度時(shí),可將擬合效果較好且趨勢(shì)線相近的共同主導(dǎo)型水體和Chla主導(dǎo)水體分為一類,使用NDWC反演,如圖5(c)所示;SD主導(dǎo)型水體分為另一類,使用決定系數(shù)R2最高的傳統(tǒng)光譜指數(shù)RVIgreen反演,如圖5(d)所示。同理,在反演透明度時(shí),可將擬合效果較好且趨勢(shì)線相近的共同主導(dǎo)型水體和SD主導(dǎo)水體分為一類,使用NDWS反演,如圖5(e)所示;Chla主導(dǎo)型水體分為另一類,使用決定系數(shù)R2最高的G(綠波段)反演,如圖5(f)所示。圖4 3類水體的差異表現(xiàn)形式

【參考文獻(xiàn)】：
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