第四章水体遥感王细元

第四章水体遥感

城市与环境学院王细元xiyuan80_wang@163.com/ygdxfx/

遥感地学分析，黄家柱教授遥感地学分析内容提要4.1水体的光谱特性4.2水资源遥感4.3水体污染监测4.1水体的光谱特性由于水体的透光性和水面的反射性，由传感器接受到的水体遥感光谱信号包含了来自大气、水面、水体以及水底各个不同层次的光谱信号，是一个经过了叠加的综合信号。包括了水体中叶绿素的光谱信号、悬浮泥沙、污染物、流场等的光谱信号。水体遥感是复杂的。4.1水体的光谱特性在可见光范围内，水体反射率总体上比较低，不超过10%，一般为4%~5%，并随着波长的增大逐渐降低，水体的反射主要集中在蓝绿光波段（0.45~0.52μm、0.52~0.60μm），其他波段反射率均较低，特别是近红外波段，水体对该波段几乎完全吸收。不同叶绿素含量水体的反射光谱曲线

4.1水体的光谱特性不同泥沙含量水体的反射光谱曲线

4.1水体的光谱特性

遥感在水文水资源方面的应用，包括水资源的调查、流域规划、水域面积分布及变化、径流估算、水深、水温、河口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面。特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文、水资源调查的有效手段。

4.2水资源遥感

利用遥感图像可进行海岸带岸线测量、河口及近岸悬浮泥沙迁移，以及海洋环境监测。遥感图像可提供大尺度、现实性强、多层次、全天候、客观逼真的丰富信息，为海洋研究及指导海洋渔业生产提供了基础。

4.2水资源遥感水文要素遥感研究（1）水资源分布（2）水深探测（3）水温探测（4）水域变化监测4.2水资源遥感（1）水资源分布监督分类非监督分类阈值法水体指数法谱间关系方法监督分类非监督分类水体皇信息怖提取让方法阈值泄法：捕利用艘某种痒地物春与背程景地渗物在拘某一彩波段遥上的嫁反射衫率（葵或像载元灰幼度值药）的稼差异认，确之定某抓一数繁值为牵区分旬该地牲物和晚背景飘地物纱的方孔法。水体耕信息芽提取绩阈值揪法：赞利用进水体盆在近联红外挽波段耍反射煤率非叨常低鸡为依时据，冶区别数水体疑与其满他地递物。缺点李：不混易区格分阴埋影和雄水体苦。阈值架为26水体帖指数狂法：朝利用夺平原害地区沿陆地哭水在TM读2比TM触5的反州射率吗高，虾而其翅他地准物不款具备发这一端特性旺而进稿行水曾体信磨息提极取。水体炮指数忙（ND励WI）=（TM协2-治TM非5）/(机TM映2+馋TM底5)缺点潜：不或易区坐别阴集影，梅适用诵与平堂原区谱间丘关系西方法王：通速过反鸦复试谜验发餐现，哑水体月具有炉独特妖的谱抬间关逮系特焰征，股即(T据M2娘+T靠M3辰)>滤(T右M4非+T望M5孔)较易进区别爆水体逗与阴阵影，嚷比单付波段涂方法爽提取敢水体膛更具舅优势惰，特狠别适没合山喊区水救体提支取。缺点第：细帆小河限流难客以提液取。思考肢：用建闭模的景方法就实现谱间械关系吼方法，模眠型应胳该怎围样建犁立？作业它：思考每怎样各利用卧淮安漂地区匪的七惑个波果段的TM图像贞以及哗淮安乞市地铅图数书据，用提取摩淮安血市水薯资源坚分布点图，掠并绘位制详隆细的罪流程黎图。（2）水慨深探运测清水跪不同绪深度济的光射谱特稻征浊水蝴不同羊深度阀的光促谱特泉征可见柿光波饼段的幅测深怜原理忌主要抬基于居光线塘对水女体的岩透射惜。可绑见光疤在水栽体中伏的衰你减系总数越味小,则对许水体博的穿晋透性浊越好盘。衰据减系她数和借遥感阅可视阴水深垄之间饿的关与系互冒为倒棉数可见和光衰尚减系请数决贡定了数光在兔水体帝遥感绿中的淡可测肤深度同。不迎同的竿水体,由于称所含挤物质热的不切同,在可师见光策波段足有不工同的规衰减亩系数聪。对水盲中信肆息进姑行透津射遥复感的签最有蠢效波猪段在浑蓝色(奇0.谅45μm着)至黄团色(父0.凤60μm)之间盯。(镰1)单波暴段模惑型:Z=衫a爷ln盲X庙+绒b其中奏，X=宽L–铲Ls，L为某尊单一乘波段礼的辐外射亮润度值撇，Ls为该遵波段酿在深汽水区假的辐踏射亮廊度值锈；Z为反亡演的辫水深对值；a、b为待构定系沟数。(咸2)双波赔段比谨值模得型:Z=密al盛n(报X1霞/X绑2)烤+万b其中恳，X1刷=L研1-吉Ls攻1；X2挣=L估2-蚀Ls势2，L1、L2为单犁一波老段的饺辐射栏亮度包值，Ls旗1、Ls稀2为L1、L2对应当波段祥在深抵水区山的辐裁射亮医度值归；Z为反辞演的合水深甩值；a、b为待悉定系往数。(3耍)多波陡段组书合模丸型:坐Z膏=碌a0脾+晃∑a热il虎nX甘i，其秒中，Xi测=L让i-卡Ls唉i，Li为单撕一波悦段的祥辐射适亮度握值，Ls为Li对应评波段扒在深铃水区星的辐臣射亮骡度值里；Z为反爷演的饱水深法值；a0、ai为待凡定系伶数。（2）水术深探萝测（2）水列深探钉测（2）水员深探贱测全球刻海面园温度敲分布（3）水匆温探息测全球肠海面兵温度爷分布SS变T浩da申ta舱e脱xa景mp州le肝f况ro扬m暂Ap含ri责l体19中99（3）水预温探歪测（3）水加温探贤测水域蛮变化孙监测遥感慢研究朽自然妙历史廉变迁哪，尤塘以研貌究水够域的泄演变帐最为蒜突出爬，效位果明岭显。舍这是令因为抄，一只是水忠域面贷积大顷，变蔬化快最，形赞态独仆特；饺二是织水在谱各波系段具境有明宰显的马特性思；三纲是水奋域演血变后余多能肉在原染地保屑留一刑定湿小度和刷形态嫩，吧即“议痕迹询”较发为明承显。岭因而鞠，在贿遥感慌图像撒上图面斑清燥晰，英信息其丰富搏，较懂易辨限别。（4）水果域变板化监的测20休01年1月15日FY钟-1馅C观测氏到的产渤海垫海域针海冰胖监测谣图像（4）水扶域变疏化监仓测20滚01年2月15日FY航-显1C观测爬到的傻渤海豆海域施海冰担监测梨图像（4）水娃域变郑化监扮测19汇89年洪乔泽湖19悟95年洪让泽湖20炸00年洪潮泽湖20由06年洪界泽湖20宰09年4.景3水体羞污染茧监测利用陡遥感陵技术刮能迅撑速、恒同步今地监凳测大涨范围坛水环矮境质理量状班况及填其动鲜态变声化，遥在这角些方默面弥拦补了袜常规颈监测村手段踪蝶的不避足，蒸因此偿引起疲许多馅环境站科学延工作丢者的杯重视沿。就精撇度而喷言，备遥感投方法租通常刃低于南常规葛监测凳方法拘，但使遥感旱技术腿正是胞通过轨这种沸精度禽上的饮损失咏，换踏取了惰水环渣境研念究的渴区域该性、斥动态泥性和崖同步鼓性，弓这正蜘是把戴遥感存技术滔应用当于水阀环境势研究舟的意哑义所遗在。从原飘理上讽说，抚遥感狡传感此器记苹录的薪是地籍表物条体的话电磁售波辐晓射特妈性（湿强弱跪变化霸及空佳间变武化）敢，因申此只骨有在萄较大糕程度物上直谜接或搁间接永影响割水体雕的电榆磁波尿辐射剑性质者的水牢环境絮化学乖物质暑才有触可能息通过幸遥感很技术表加以娇探测扶，并涂非所匪有水暴环境南化学谅研究再的内逮容都惊可以尚辅以接遥感罪手段伶。4.瓶3水体披污染买监测利用杜遥感阁技术盛研究残水环敏境化腔学包捉括定蛇性和恼定量怕两种耳方法属。定性另遥感道方法圾是通喊过分鲜析遥浆感图陕像的替色调船（或厨颜色雁）特惜征或团异常仰对水漠环境估化学把现象对进行红分析员评价毁的，搞这往准往需秘要了概解水枝环境镇化学薄现象殿与遥裹感图任像的面色调路（或侦颜色奏）之客间的姿关系惜，建此立图负像解呜译标冲志。定量穿遥感保方法晶建立拔在定发性方齐法的辉基础抄之上坝，为碌了消致除随剥机因旦素的怀影响笨，通干常需愚要获状得与制遥感广成像竹同步呜（或纹准同经步）呢的实泼测数凑据，铁以标镰定定缴量数亲学模个型。4.筝3水体本污染夏监测在江溜河湖吃海各滑种水锣体中罩，污惧染物储种类叶繁多春。为牲了便谷于用职遥感平方法冰研究委各种肾水污弦染，烈习惯者上将荷其分训为富份营养屠化、绕悬浮投泥沙降、石符油污湾染、黎废水化污染附、热脉污染敞和固呀体漂坝浮物谅等几壮种类涛型。4.维3水体蹈污染裁监测污染类型生态环境变化遥感影像特征富营养化浮游生物含量高在彩色红外图像上呈红褐色或紫红色,在MSS7图像上呈浅色调悬浮泥沙水体浑浊在MSS5像片上呈浅色调,在彩色红外片上呈淡蓝、灰白色调,浑浊水流与清水交界处形成羽状水舌石油污染油膜覆盖水面在紫外、可见光、近红外、微波图像上呈浅色调,在热红外图像上呈深色调,为不规则斑块状废水污染水色水质发生变化单一性质的工业废水随所含物质的不同色调有差异城市污水及各种混合废水在彩色红外像片上呈黑色热污染水温升高在白天的热红外图像上呈白色或白色羽毛状,也称羽状水流固体漂浮物各种图像上均有漂浮物的形态4.吴3水体贵污染哈监测遥感参数测定项目地面分辨率(m)光谱分辨率(m)波长范围(nm)摄影周期视场角(离铅直方向的角度)摄影范围(kmkm)石油污染10-30*（300）——紫外、可见、微波2-4小时（1天）注意光晕200200（2020）悬浮泥沙20（500）0.15（0.15）350-800400-7002小时（1天）0-+15（-5-+30）350100（1010）固体废物10（200）0.15（0.15）350-800400-7005小时（10天）0-+15（-5-+30）3535（1010）热污染30（500）温度分辨率0.2C(1C)10-20m(10-14m)2小时（10天）——3535（1010）富营养化100（2000）0.05（0.15）400-7002天（14天）0-+15（0-+30）350350（3535）赤潮30（2000）0.015（0.015）400-7005小时（2天）0-+15（-5-+30）350350（20100）水质床遥感棉对影础像的圆要求注：犁表内谢数字体是指既理想届值，叙括弧惩内的以数字绣是最条低限愚度允看许值碑。4.器3水体青污染锦监测太湖泰蓝藻黄河涉三角视洲19惑88年12月3日黄河娃三角睬洲20份05年5月8日ht击tp意:/那/w鹊ww辉.y节rd陪sd泥.c雀om隐/i阴nd附ex漠.h吼tm南京赏地区石油统污染天津遗大港佛－青狂静黄甩排污罗河福州腔城京市排圣污河温排漂水污桶染图中典白盆司珠水踏库绝掠大部持分水岩域都占呈蓝弹色，掏邓孺双孺解组释，膊这表烤明有甲机污躲染物树浓度害较低冬。但公在白弓盆珠盒水库记一坝茎尾处盾却出广现了义一小趟片青英绿色选，显例示水窜中有蒙机污牛染物柄浓度冷明显蹄高于蹲其他裂水域悬。“壮根据裹监测辞图，告我们席可以丹确定悦污染绿源的络大概啊位置拴和面只积。位随后