第5章水问题遥感.ppt

1 水资源调查与预测－水文要素提取、水系变化提取 2 水污染监测 3 水环境监测－叶绿素、水色、泥沙、污染物 4 洪涝旱灾害监测－淹没面积以及损失评估、洪水演进 5 水土流失调查－强度分级、及其动态变化 6 河口河道湖泊水库淤积调查 7 大型工程和环境效益评估 第三章 水环境遥感 第一节 水环境遥感原理 地物三个明显的辐射特征：总辐射水平的高低；可见光和红外的辐射平衡关系，即光谱整体趋势；辐射随波段变化的方向和强度。 水体的辐射特征表现在：天然水体对0.4~1.1μm电磁波的反射率明显低于其它地物，其总辐射水平低于其它地物，在遥感图像上常常表现为暗色调；在近红外波段的反射比可见光波段更低；同时对不同的水体，在可见光波段，其反射率有较为明显的不同，如随泥沙含量的增加而增加。 一、水体的光谱特征 在红外波段识别水体是比较容易的。 水体的光学特征集中表现在可见光在水体中的辐射传输过程，他包括界面的反射、折射、吸收、水中悬浮物质的多次散射等。而这些过程及水体最终表现出的光谱特征又由水面的入射辐射、水的光学性质、表面粗糙度、日照角度与观测角度、气－水界面的相对折射率以及在某些情况下还涉及水底反射光等等。 体散射。 二、水体在不同传感器上的表现 1、MSS MSS是陆地卫星Landsat1-3上的传感器，有四个波段，空间分辨率80米。其中MSS4(0.5-0.6 μm)属于可见光波段的蓝绿光，对水体有一定的穿透能力，在黑白像片上颜色较浅。 MSS5(0.6-0.7μm)属可见光黄红波段，对水体的混浊度（海洋中泥沙，大河中悬移质）有明显反映。 MSS6(0.7-0.8 μm)， MSS7(0.8-1.0 μm)波段由于水体强烈吸收能力，在图像上呈黑色。 2、TM TM1（0.45-0.52 μm )与MSS4相比，对水体的穿透更强，探测水下地形更有效；TM4 （0.76-0.90μm )同MSS6、MSS7一样，对探测水陆边界非常有利。 3、SPOT(HRV) 既可以穿透水体探测，又比较精确的反映水体的边界和形状。 4、NOAA(AVHRR) CH2（ 0.725-1.15μm ）对水体反映敏感，而CH3 （3.55-3.93μm ）是太阳反射光和地物红外热辐射的交叉区，对地表温度敏感。 5、ERS和JERS（SAR) 第三节 水资源遥感 包括水资源调查、流域规划、水域面积分布变化、径流估算、水深、水温、冰雪覆盖、河口带及浅海地形调查、海洋调查等。 一、水文要素遥感 1.水位－面积和流域界定 2.水深探测 衰减长度：向下辐照度等于表面辐照度的1/e(或37%)的长度。 Poleyn and Fabian提出的海面的离水反射辐射Lw与水深Z的关系： Lw(λ)=E (λ) /π*ρ(λ) /n2 *exp[-α (λ) (secφ+secθ)Z E (λ) 为太阳辐照度；n为底质的折射系数； α (λ) 为衰减系数，是吸收系数与散射系数之和； ρ(λ) 为反射率；θ为太阳天顶角；φ 为太阳方位角。 透明度Zm与表层水的线性衰减系数α的关系，在许多海区表示为： α＝l/e=(2.7-3.5)/ Zm l为衰减长度 3、水文探测 用所测的亮度温度表示水体温度。 大气中水汽含量对水温测量精度影响较大，因此，遥感估算水温时，必须进行大气纠正。 海洋遥感图像反差很低，可以获得的信息十分有限。 海洋的微波辐射取决于两个主要因素：海面及一定深度的介电常数量；海面粗糙度。 4、径流估算 流域枯水计算 融雪径流计算 二、水域变化监测 1.河流、水系变化 2.湖泊演变 3.河口三角洲演变 4.海岸带演变：海岸线确定；海滩涂的确定；海岸带历史变迁 第四节 水质遥感监测 利用遥感技术研究水环境化学包括定性和定量两种方法。定性遥感方法是通过分析遥感图像的色调（或颜色）特征或异常对水环境化学现象进行分析评价。定量遥感方法建立在定性方法的基础上，为了消除随机因素的影响，通常需要获得与遥感成像同步（或准同步）的实测数据，以标定定量数学模型。 一、水体富营养化遥感监测 反映水体富营养化程度最主要因子是叶绿素，其中又以叶绿素a最为突出。 叶绿素遥感是基于不同浓度浮游植物有着不同的辐射光谱特性。 赤潮 1.水体光谱特征与水体叶绿素含量的关系 随着叶绿素含量的不同，在0.43~0.70 μm 光谱段会有选择地出现较明显的差异。 Landsat/TM为例 比值回归方程 C=b