【摘 要】
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浊度是水质评价的重要参数之一。借助于卫星遥感手段可以连续、准同步、大面积地获取海表浊度数据资料。其中Landsat/Sentinel等高分辨率遥感卫星所反演的浊度资料是分析和认识河口、港湾等小尺度海域浊度变化的重要数据源。本文针对Landsat-8卫星和Sentinel-2两种卫星遥感数据,以厦门湾为研究海区,结合浮标浊度以及现场测量的遥感反射率光谱,在比较评估两种大气校正算法的适用性后,构建了厦
【基金项目】
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国家重点研发计划(No.2016YFE0202100)
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浊度是水质评价的重要参数之一。借助于卫星遥感手段可以连续、准同步、大面积地获取海表浊度数据资料。其中Landsat/Sentinel等高分辨率遥感卫星所反演的浊度资料是分析和认识河口、港湾等小尺度海域浊度变化的重要数据源。本文针对Landsat-8卫星和Sentinel-2两种卫星遥感数据,以厦门湾为研究海区,结合浮标浊度以及现场测量的遥感反射率光谱,在比较评估两种大气校正算法的适用性后,构建了厦门湾浊度的定量遥感反演模型,并初步分析了厦门湾浊度的时空分布特征。研究结果表明:(1)利用厦门湾现场观测光谱数据,比较了经指数外插法(EXP法)和暗光谱拟合法(DSF法)大气校正处理后的遥感反射率与现场遥感反射率的一致性。结果发现DSF方法校正后的遥感反射率相比于EXP方法更接近于现场光谱,且DSF与现场光谱之间比较的误差要小于EXP方法。此外,将两种大气校正算法校正后的Landsat-8/Sentinel-2红波段反射率与浮标现场浊度进行相关性分析,发现利用DSF方法校正后的相关性要比用EXP方法校正后的更高。可见,DSF大气校正方法更适用于Landsat-8/Sentinel-2这两种卫星在厦门湾的大气校正。(2)利用DSF法校正后的Sentienl-2和Landsat-8卫星遥感反射率光谱曲线进行对比,发现它们光谱曲线几乎一致,同一天两种影像红波段Rrs的线性拟合大部分都非常接近于1:1线。此外,Landsat-8在563nm波段与655nm波段的连线与Sentinel-2在561nm波段与665nm波段的连线几乎重叠,呈现出非常高的一致性。因此,将Sentinel-2的Rrs(665)通过线性关系转换成Rrs(655),和Landsat-8 Rrs(655)一起与浮标浊度数据构成匹配数据集,并以Nechad等学者构建的基于Rrs(655)半分析浊度反演算法为原型,通过回归拟合获得厦门湾的浊度反演模型。验证结果表明该模型要优于单波段、多波段比值法的经验算法,相关系数比较高。此外,由于建立算法所用的Rrs(655)不仅来自Landsat-8,也来自Sentinel-2,说明所构建的算法可同时适用于Landsat-8和Sentinel-2的浊度反演。因此,基于Landsat-8和Sentinel-2A/2B卫星,目前可在厦门湾实现更高采样频率、时间序列更完整的浊度遥感监测。(3)利用Landsat-8和Sentinel-2反演的浊度时序列数据,初步分析了厦门湾及其周边海域浊度的空间分布特征,结果表明厦门湾及其周边海域高浊度区主要出现在九龙江河口、大嶝岛-围头湾一带的近岸海域。其中,九龙江河口的平均浊度为最高,其次是大嶝海域和围头湾,浊度最低的为同安湾海区。近年来,大嶝岛周边海域的浊度受沿岸开发建设的显著影响。大嶝岛周边以及南安石井的围填海施工活动导致大量沙土流失到海里,使得施工期间该海域的平均浊度为未施工期间的1.6~2.2倍,高浊度(>40NTU)的影响面积要远大于未施工期间的影响面积。
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