海岸带遥感05

1、第五章 赤潮遥感监测 一、赤潮及爆发机理 二、遥感信息反演模式 三、实例 一、赤潮及爆发机理 1、 赤潮的概念 赤潮是海洋中某些浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下暴发性繁殖或聚集而引起海洋水体变色的一种有害生态异常现象，英文名称为Red Tide 或Harmful Algal Blooms（HABs）。 2、赤潮灾害暴发机制 光照温度潮流底部沉积物工业废水农业废水生活污水养殖废水营养盐有机物微量元素河流径流赤潮发生盐度降水赤潮发生与主要环境因素之间的关系3、卫星遥感技术监测赤潮灾害的意义 赤潮灾害的监测是一项十分重要的工作。目前采用了卫星、飞机和现场船舶等多种手段，对赤潮的分布形态、

2、发生范围、生物种类、贝毒和海洋水文、海洋化学等多种要素进行监测。海洋水色、海面温度（SST）和叶绿素a三个方面是目前用于赤潮遥感监测的主要内容。 二、遥感信息反演模式 1、赤潮水体的光谱特征 海水的光学特性与它的成分有关，主要由三种因素所确定：纯水、溶解物质和悬浮体。 黄色物质的光学吸收特性 102030400600吸收系数 (a)0.010.11吸收系数300400500(b)波长/nm波长/nm800500叶绿素的光谱特性 0501004006008001000相对吸收/%波长 /nm叶绿素叶绿素叶绿素 a c b1、赤潮水体的光谱特征 海水吸收光谱中的不同成分的贡献率 成分光 谱 区 域

3、/nm400430430490490510510540540600600670670680贫 瘠 的 水色素1530303510302101211黄色物质60705060303510301100.598999899中 等 营 养 的 水色素15252535103031013112黄色物质6580556545552045220295979798营 养 丰 富 的 水色素10202025102541014124黄色物质809070806570406544049596一 百 米 以 深 的 水黄色物质9070904075104511510纯水1010302560559085991001002、AVH

4、RR卫星遥感赤潮识别方法 （1）、NDVI提取基于NOAA-14的AVHRR图像的NDVI指数计算如下：式中： 为归一化差值植被指数， 为近红外波段灰度值， 为红外波段灰度值。这个指标的变化范围为-1+1。植被覆盖的陆地表面趋于正值，裸露的土地接近0，开阔的水体为负值。 )/()(RIRRIRNDVIBBBBINDVIIIRBRB（2）、浮游植物细胞数的遥感探测模型 赤潮的生消过程：起始阶段、发展阶段、维持阶段和消亡阶段。特征：赤潮生物的生物量增殖幅度（即维持阶段赤潮生物达到的最大生物量）、空间延伸（即赤潮影响的空间范围）、赤潮在维持阶段的持续时间和赤潮发生的频率。 赤潮生物细胞数与植被指数的

5、关系模型如下：其中：-1 0，变换后得： 其中： 为浮游植物细胞数，单位为细胞数/m3；Red为AVHRR 的CH1波段；NIR为AVHRR 的CH2波段。 赤潮发生时：浮游植物细胞为正常时的102104倍，为同期非赤潮区域的20103倍，12个赤潮优势种在浮游植物群落中占有绝对优势。 赤潮过后：浮游植物细胞数急剧下降，仅为赤潮时的10-510-3倍； bNDVIaphy)log(NDVI)Re_/()Re(10dNIRdNIRbaphyphy3、SST卫星遥感赤潮识别方法 （1）、赤潮生消过程中温度的变化 不同藻种的适温范围藻种北海东海南海数据来源褐胞藻1325.8C矫晓阳夜光藻1628C（

6、渤海湾）1227C（黄河口）1328C中肋骨条藻832C （2026C：渤海湾）微型原甲藻1035C（2530C为最适温度）尖刺菱形藻2532C2129C2735C赤潮异弯藻18.625.4C（大连湾）王惠卿（2）赤潮形成后的温度变化 赤潮过程中温度变化图 2224262811时15时19时23时3时7时11时930月日101月 日温度/时间不同类型赤潮发生时温度变化表藻种水层（米）海域数据来源温度/发生前发生时发生后原甲藻0北麂山列岛张庆等23.7825.3825.01523.7624.3024.69裸甲藻高潮厦门张珞平等25.426.6（海区）-（赤潮区）28.3（边缘）低潮28.028.

7、129.6286294夜光虫0浙江近海曹欣中2.23夜光虫0黄河口田家怡25夜光虫0长江口杨鸿山中肋骨条藻0长江口黄秀清20.9722.9822.08褐胞藻0辽宁庄河矫晓阳25.8微型原甲藻邹景忠27.2赤潮异弯藻大连湾王惠卿17.426.7骨条藻大连湾王惠卿18226（平均）拟菱形藻大亚湾林祖亨2327.7Ptychodiscus brevisNorth CarolinaThomas N.Pyke Jr+6 (比周围水体)（3）、应用技术流程 AVHRR.1bNDVISST计算 辐射校正 地理编码 取子区 精校正图像等值线矢量图形合成边界提取栅格/矢量转换赤潮分布图绘制图像等值线赤潮信息提取流程图# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y# Y威海市烟台市蓬莱市龙口市莱州市东营市黄骅市大港区塘沽区汉沽区唐山市秦皇岛