海洋与内陆水体高光谱遥感
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多光谱遥感监测方法在内陆水体水质检测中的应用研究在水资源问题日渐严峻的形势下,我国在水体水质检测方面的研究力度不断加强,目前水质检测已经成为了社会发展中一个极为关键的问题,特别是内陆水体,它直接影响到居民的生产与生活,遥感检测技术是目前应用最为广泛的技术种类之一,它具有速度快、成本低的优势,因此非常适合在长期动态化的检测工作中应用。
本文针对多光谱遥感检测方法在内陆水体水质检测中的应用进行几方面分析。
标签:多光谱遥感检测;内陆水体水质检测;应用研究引言水是生态系统中的核心部分,是生态系统得以稳定、健康发展的物质基础,在21世纪,社会可持续发展战略中,水资源的治理和维护是一项必须要坚持贯彻和执行的任务。
水质检测是针对水资源中各种物质的含量进行分析,从中得出有害物质与有利物质的比例,进而划分出哪些是可以引用的水资源,哪些是需要进行处理的水资源。
随着我国水质检测技术的发展,遥感技术得以出现,该技术在内陆水体水质检测评价中开始普及和应用,同时取得了良好的检测效果,该项技术的检测范围广泛,成本低廉,优势非常明显。
1、研究的意义在生态系统中,水是最为关键的要素,它与地球环境中的其他要素共同奠定了人们生存与发展的基础。
但是目前从世界范围来看,水体污染问题已经不容忽视,在未来的发展战略中,水质检测以及治理已经被列入了一个主要行列,水资源是有限的,它随着人们的破坏以及不合理利用会逐渐减少,目前我们所看到的是水体污染问题,但是如果不加以重视和质量,那么污染就会无休无止的蔓延,最终将会导致人类失去基本的生存条件。
在这样的背景下,水质检测的重要越来越凸显,它作为评价水质以及水污染防止的主要依据,在水体污染越发严峻的情况下,必须要加大力度开展工作,体别是在内陆水体的检测上,必须要做到及时、准确。
从国内情况来看,我国各级地方环保部门、水流部门已经建立了有机联系,在水质检测上基本是采用定点剖面、长期监测的方式进行水质分析,这种方式虽然能够取得一定的效果,但是却受到人力、物力以及天气条件等众多因素的影响,很难保障检测数据的准确性与可靠性,同时这种检测方法的成本高,效率低。
高光谱遥感成像技术及在水环境监测中的应用研究摘要:在我国环境保护工作不断推进的背景下,关于水环境的保护力度全面提升,为了确保水环境质量,提升水环境保护决策科学性,需要做好对水环境的监测工作,采用科学的监测方法,确保水环境中基本情况能够及时掌握,其中高光谱遥感成像技术具有良好的应用效果,能够有效提升水环境监测效果,所以需要掌握该技术的应用要点。
因此,本文将对高光谱遥感成像技术及在水环境监测中的应用方面进行深入地研究与分析,并结合实践经验总结一些措施,希望可以对环境保护工作有所帮助。
关键词:高光谱;遥感成像技术;水环境;监测工作;具体应用在我国社会经济高速发展的过程中,工业生产等领域排放的污水、污染物等导致部分地区的水环境遭受严重破坏,对生态环境造成了很大威胁,所以需要做好水环境保护工作。
监测是保护水环境的基础,通过监测能够获取水环境中的基础信息,掌握水环境的污染现状,以此为基础制定更为科学的保护策略,所以必须确保水环境监测效率与准确性,高光谱遥感成像技术在水环境监测中具有良好的应用效果,能够全面提升监测工作效率与质量。
1在泥沙含量监测中的应用可行性分析1.1试验过程本次试验采集黄土高原中不同类型的土壤,包括腐殖质土、黄土以及河床冲积土等,通过分析天平称量定量土壤,以此加入定量的水体中,搅拌均匀后采用细分光谱仪测试水体的光谱,对结果数据进行分析,主要分析的内容为:水泥泥沙含量与光谱反射关系;通过发射率计算水中泥沙含量的可行性与最佳波段。
1.2结果分析在对黄土、积钙红黏土、河床冲积土以及腐殖质土的分析中,结果证明土壤含量与1350—1360nm、1550—1850nm范围中水体反射率具有良好的线性关系,腐殖质土在1700nm区域的线性回归精度最高;指数拟合与对数拟合整体平均误差相比于线性拟合误差更大,以1350nm为界限,波长低于该数值时,指数拟合平均误差低于对数拟合平均误差,波长超过该数值时,指数拟合平均误差高于对数拟合平均误差;在1350—1380nm、1550—1850nm中,反射率可以较为精确地预测水中的腐殖质土含量;在901—911nm、1066—1068nm范围内,波长发射率可以对水体中的黄土、粉砂含量进行准确预测,且第一个范围的预测精准性更高。
高光谱遥感的应用赵艳福 张灵凯(江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西 赣州 341000)摘要:高光谱遥感技术是20世纪末发展起来具有“图谱合一”特点的全新遥感技术。
本文主要对高光谱遥感的特点进行介绍,并着重阐述高光谱遥感在农业、内陆水体水质、及地矿研究三个方面的应用。
关键字:高光谱;遥感;应用1 高光谱遥感的特点高光谱分辨率遥感(Hyperspectral Remote Sensing):用很窄10-2λ而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。
在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级,通常具有波段多的特点,光谱通道数多达数十甚至数百个以上而且各光谱通道间往往是连续的,因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱遥感。
高光谱遥感的显著特点包括三个方面:(1)高光谱分辨率;传统的多光谱传感器只有几个波段,且光谱分辨率一般都大于100nm,而高光谱遥感器的波段数多至几十到几百个,且光谱分辨率都是纳米级,一般是10~20nm,(2)图谱合一;高光谱遥感获取的数据中包含了空间、辐射、光谱三种重要信息,(3)光谱通道多,可在某一光谱波段范围内连续成像;正是得益于高光谱分辨率、多光谱波段的特点,成像光谱仪能够获得地物在一定范围内连续的,精细的光谱曲线。
2高光谱遥感的应用2.1 高光谱遥感在农业方面的应用高光谱遥感在农业中的应用主要包括:(1)对不同农作物进行识别和分类;(2)对农作作物的叶绿素等生物物理参数进行估算;(3)对农作物长势的监测;(4)对农作物产量的评估[1]。
黄双萍[2]等采用偏最小二乘法(PLS)和支持向量回归法(SVR),在使用高光谱仪采集的反射光谱进行各种形式预处理的基础上,对柑橘叶片的磷含量进行建模和预测。
模型分别在校正集和测试集上进行评估,取得最佳模型决定系数分别为0.905和0.881,均方误差分别为 0.005和0.004,平均相对误差分别为0.0264和0.0312。
研究表明:利用高光谱数据 进行磷含量的建模预测是可行的。
高光谱遥感技术在近岸海域水污染检测的应用研究引言水环境是人类赖以生存和发展的重要资源,近岸海域水环境质量的好坏直接影响着人类的生存和社会经济的可持续发展。
目前,近岸海域水污染已成为我国水环境保护工作中急需解决的重要问题。
随着遥感技术在海洋环境监测领域中的广泛应用,其在近岸海域水污染监测方面也取得了一定成果。
材料与方法目前,高光谱遥感技术已经成为水环境遥感领域中研究热点,其具有高分辨率、高光谱分辨率和高光谱数据信息量大等特点,可以获取水体中不同物质在近红外和可见光波段上的特征信息。
随着卫星技术的快速发展,高光谱遥感技术已经广泛应用于近岸海域水质监测、污染物浓度反演和污染事件快速识别等方面。
在近岸海域水污染监测中,高光谱遥感技术不仅可以直接获取水体中污染物浓度信息,还可以通过计算得到污染物在不同波长下的反射率,进而估算其污染指数(DIC)。
此外,高光谱遥感技术还可以通过获取水体中光谱特征来识别污染物种类,实现对近岸海域水体污染事件的快速识别。
研究背景水污染是一种常见的环境问题,近几十年来,随着全球人口的快速增长,人类对自然资源的需求量不断增加,导致海洋污染加剧。
我国近海海域存在着富营养化现象,水环境质量问题日益突出,与国外相比存在较大差距。
以近岸海域为例,中国海洋污染形势严峻,在2015年全国海洋环境状况公报中,近岸海域海水水质状况不容乐观。
我国近海水质状况主要表现为富营养化和赤潮频发等现象。
作为沿海经济和社会发展的重要支撑,近岸海域的水污染已成为我国经济发展和社会进步的瓶颈之一。
因此,在近岸海域水污染监测过程中,如何有效监测水体中污染物的浓度并分析其变化趋势成为相关部门亟待解决的重要问题。
传统的水体监测方法传统的水体监测方法主要有水质监测和水环境质量评价两种,前者主要利用现场监测仪器对水质进行定期监测,在水污染发生时进行预警,但对于小范、长期的污染源监测,难以做到实时监测。
水环境质量评价则是通过对某一区域水质状况的监测,计算出该区域的水质状况等级。
高光谱成像技术进展By 130405100xx一.高光谱成像技术的简介高光谱成像技术的出现是一场革命,尤其是在遥感界。
它使本来在宽波段不可探测的物质能够被探测,其重大意义已得到世界公认。
高光谱成像技术光谱分辨率远高于多光谱成像技术,因此高光谱成像技术数据的光谱信息更加详细,更加丰富,有利于地物特征分析。
有人说得好,如果把多光谱扫描成像的 MSS ( multi-spectral scanner) 和TM( thematic mapper) 作为遥感技术发展的第目前高光谱成像技术发展迅速,常见的包括光栅分光、声光可调谐滤波分光、棱镜分光、芯片镀膜等。
下面分别介绍下以下几种类别:(1)光栅分光光谱仪空间中的一维信息通过镜头和狭缝后,不同波长的光按照不同程度的弯散传播,这一维图像上的每个点,再通过光栅进行衍射分光,形成一个谱带,照射到探测器上,探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。
一个点对应一个谱段,一条线就对应一个谱面,因此探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息,为了获得空间二维图像再通过机械推扫,完成整个平面的图像和光谱数据采集。
如下图所示。
光源相机(成像光谱仪+ccd)装备有图像采集卡的计算机是高光谱成像技术的硬件组成,其光谱的覆盖范围为200-400nm,400-1000nm,900-1700nm 1000-2500nm。
其中光谱相机的主要组成部分为准直镜,光栅光谱仪,聚焦透镜以及面阵ccd。
(2)声光可调谐滤波分光(AOTF)光谱仪AOTF由声光介质、换能器和声终端三部分组成。
射频驱动信号通过换能器在声光介质内激励出超声波。
改变射频驱动信号的频率,可以改变AOTF衍射光的波长,从而实现电调谐波长的扫描。
最常用的AOTF晶体材料为TeO2即非共线晶体,也就是说光波通过晶体之后以不同的出射角传播。
如上图所示:在晶体前端有一个换能器,作用于不同的驱动频率,产生不同频率的振动即声波。
不同的驱动频率对应于不同振动的声波,声波通过晶体TeO2之后,使晶体中晶格产生了布拉格衍射,晶格更像一种滤波器,使晶体只能通过一种波长的光。