利用环境小卫星数据反演湖泊水质参数

练习数据下载：http://115.eom/file/dpffpou3#操作手册下载：http://115.eom/file/bexxetfl#悬浮物、叶绿素a、有色可溶性有机物等是水质监测的重要参数，这些水质参数浓度的变化，会引起水体生物光学特性和水面反射率的改变，利用遥感技术，根据水体光谱特性与水质参数浓度间的关系，反演水质参数，可以实现湖泊水质的高频、大范围、准实时监测。目前利用遥感技术可反演的水质参数包括：叶绿素a（Chl-a）、悬浮物（TSM）、有色可溶性有机物（CDOM）透明度（SD）、溶解氧（DO）、水表温度（TS）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐（CODMn）、电导率、海水盐度、含沙量等。太湖是中国第三大淡水湖，也是富营养化比较严重的湖泊之一。本课堂详细介绍了利用环境小卫星图像反演太湖叶绿素a浓度的完整流程，课堂内容涉及环境小卫星的数据读取、辐射定标、几何校正、大气校正、反演模型的建立、遥感反演过程、反演结果验证等内容。除了使用ENVI主模块功能外，还需要用到FLAASH大气校正扩展模块、IDL开发的环境小卫星数据读取补丁、Exeel相关功能。处理流程介绍叶绿素a浓度目前有很多的模型，在大气纠正效果较好的前提下，比值植被指数和归一化植被指数能够较好的反演不同水体的叶绿素浓度（李云梅等），如下表1所示。表1叶绿素a浓度监测模型多Chla=aX+b0.8960光比值植被指数Chla=aln(X)0.8953谱-b数X=HJ3/HJ4Chla=aebX0.8834据Chla=aXb0.8868模Chla=aX2+型归化植被指bX+e0.8950

Chla=aX+b0.8840X=NDVIChla=aX+b0.8840X=NDVIChla=aln(X)-b0.8873本课堂采用的是：Chla=aX+b模型根据环境小卫星CCD数据特点及太湖水质反演技术要求，采用的技术路线为：先对环境小卫星CCD数据进行数据预处理：数据读取、辐射定标、几何校正、大气校正、太湖区裁剪，利用波段比值法对实测的叶绿素a浓度数据建立反演模型，将模型应用于太湖水面区域影像，反演出整个太湖区的叶绿素a浓度。流程说明：一、图像获取本专题用到的环境小卫星CCD数据，该数据是可以在环保部卫星环境应用中心免费下载获取，根据水体中叶绿素a浓度的季节变化情况，夏季和秋季（6月-11月）水体中的叶绿素a浓度较高，故本专题选择了影像质量良好的2009年10月6日的数据作为数据源。注：环境小卫星CCD数据原始下载地址：二、数据读取和定标网上免费获取的HJ-1卫星CCD的分发格式为Geotiff，每一个波段为一个Geotiff文件，并提供一个元数据说明（.XML）。可以依次打开每个波段，并用元数据说明中提供的定标参数用BandMath工具进行手动定标，再用Layerstcaking功能将4个波段的图像合成为一个多波段的数据文件。本课程中用的是环境小卫星的读取补丁，直接读取CCD数据，输出结果为一个多波段的ENVI标准栅格文件，并带有中心波长等信息，可直接输出定标结果（辐射亮度）。三、几何校正环境小卫星L2级数据经过一定的几何校正，为了跟野外实测数据匹配，还需要进一步的校正。本专题中几何校正是以TM数据（美国NASA公布的L2级数据，能很好的与GPS匹配）为参考数据，对环境小卫星数据进行几何校正（图像配准），目的是让野外实测数据能准确定位到影像上。。注：TM数据原始下载地址为：/index.jsp四、大气校正对于环境小卫星数据，提供光谱响应函数即可FLAASH大气校正模块中进行大气校正。注：波谱响应函数原始下载地址：/n16/n1115/n1522/n2118/index.html五、反演将野外调查点数据与影像数据值建立一一对应关系，之后在Excel中完成模型建立、模型验证，将得到的反演模型应用到整个图像中。图1流程图叶董督务七注：本课堂的数据和详细操作文档均提供免费下载，供学习使用，欢迎学习体验。图1流程图叶董督务七下载地址：练习数据下载：http://115.