第四章水體遙感

城市與環境學院王細元xiyuan80_wang@163.com/ygdxfx/

遙感地學分析，黃家柱教授遙感地學分析內容提要4.1水體的光譜特性4.2水資源遙感4.3水體污染監測4.1水體的光譜特性由于水體的透光性和水面的反射性，由傳感器接受到的水體遙感光譜信號包含了來自大氣、水面、水體以及水底各個不同層次的光譜信號，是一個經過了疊加的綜合信號。包括了水體中葉綠素的光譜信號、懸浮泥沙、污染物、流場等的光譜信號。水體遙感是復雜的。4.1水體的光譜特性在可見光范圍內，水體反射率總體上比較低，不超過10%，一般為4%~5%，并隨著波長的增大逐漸降低，水體的反射主要集中在藍綠光波段（0.45~0.52μm、0.52~0.60μm），其他波段反射率均較低，特別是近紅外波段，水體對該波段幾乎完全吸收。不同葉綠素含量水體的反射光譜曲線

4.1水體的光譜特性不同泥沙含量水體的反射光譜曲線

4.1水體的光譜特性

遙感在水文水資源方面的應用，包括水資源的調查、流域規劃、水域面積分布及變化、徑流估算、水深、水溫、河口海岸帶及淺海地形調查、海洋調查研究等方面。特別是在人類足跡難以到達的荒涼地區，遙感技術可成為水文、水資源調查的有效手段。

4.2水資源遙感

利用遙感圖像可進行海岸帶岸線測量、河口及近岸懸浮泥沙遷移，以及海洋環境監測。遙感圖像可提供大尺度、現實性強、多層次、全天候、客觀逼真的豐富信息，為海洋研究及指導海洋漁業生產提供了基礎。

4.2水資源遙感水文要素遙感研究（1）水資源分布（2）水深探測（3）水溫探測（4）水域變化監測4.2水資源遙感（1）水資源分布監督分類非監督分類閾值法水體指數法譜間關系方法監督分類非監督分類水體皇信息怖提取讓方法閾值泄法：捕利用艘某種癢地物春與背程景地滲物在拘某一彩波段遙上的嫁反射衫率（葵或像載元灰幼度值藥）的稼差異認，確之定某抓一數繁值為牽區分旬該地牲物和晚背景飄地物紗的方孔法。水體耕信息芽提取績閾值揪法：贊利用進水體盆在近聯紅外挽波段耍反射煤率非叨常低雞為依時據，冶區別數水體疑與其滿他地遞物。缺點李：不混易區格分陰埋影和雄水體苦。閾值架為26水體帖指數狂法：朝利用奪平原害地區沿陸地哭水在TM讀2比TM觸5的反州射率嗎高，蝦而其翅他地準物不款具備發這一端特性旺而進稿行水曾體信磨息提極取。水體炮指數忙（ND勵WI）=（TM協2-治TM非5）/(機TM映2+饞TM底5)缺點潛：不或易區坐別陰集影，梅適用誦與平堂原區譜間丘關系西方法王：通速過反鴉復試謎驗發餐現，啞水體月具有爐獨特妖的譜抬間關逮系特焰征，股即(T據M2娘+T靠M3辰)>濾(T右M4非+T望M5孔)較易進區別爆水體逗與陰陣影，嚷比單付波段涂方法爽提取敢水體膛更具舅優勢惰，特狠別適沒合山喊區水救體提支取。缺點第：細帆小河限流難客以提液取。思考肢：用建閉模的景方法就實現譜間械關系吼方法，模眠型應胳該怎圍樣建犁立？作業它：思考每怎樣各利用臥淮安漂地區匪的七惑個波果段的TM圖像貞以及嘩淮安乞市地鉛圖數書據，用提取摩淮安血市水薯資源堅分布點圖，掠并繪位制詳隆細的罪流程黎圖。（2）水慨深探運測清水跪不同緒深度濟的光射譜特稻征濁水蝴不同羊深度閥的光促譜特泉征可見柿光波餅段的幅測深憐原理忌主要抬基于居光線塘對水女體的巖透射惜。可綁見光疤在水栽體中伏的衰你減系總數越味小,則對許水體博的穿晉透性濁越好盤。衰據減系她數和借遙感閱可視陰水深壟之間餓的關與系互冒為倒棉數可見和光衰尚減系請數決貢定了數光在兔水體帝遙感綠中的淡可測膚深度同。不迎同的竿水體,由于稱所含擠物質熱的不切同,在可師見光策波段足有不工同的規衰減畝系數聰。對水盲中信肆息進姑行透津射遙復感的簽最有蠢效波豬段在渾藍色(奇0.諒45μm著)至黃團色(父0.鳳60μm)之間盯。(鐮1)單波暴段?；笮?Z=衫a爺ln盲X廟+絨b其中奏，X=寬L–鏟Ls，L為某尊單一乘波段禮的輻外射亮潤度值撇，Ls為該遵波段釀在深汽水區假的輻踏射亮廊度值銹；Z為反亡演的辮水深對值；a、b為待構定系溝數。(咸2)雙波賠段比謹值模得型:Z=密al盛n(報X1霞/X綁2)烤+萬b其中懇，X1刷=L研1-吉Ls攻1；X2掙=L估2-蝕Ls勢2，L1、L2為單犁一波老段的餃輻射欄亮度包值，Ls旗1、Ls稀2為L1、L2對應當波段祥在深抵水區山的輻裁射亮醫度值歸；Z為反辭演的合水深甩值；a、b為待悉定系往數。(3耍)多波陡段組書合模丸型:坐Z膏=碌a0脾+晃∑a熱il虎nX甘i，其秒中，Xi測=L讓i-卡Ls唉i，Li為單撕一波悅段的祥輻射適亮度握值，Ls為Li對應評波段扒在深鈴水區星的輻臣射亮騾度值里；Z為反爺演的飽水深法值；a0、ai為待凡定系伶數。（2）水術深探蘿測（2）水列深探釘測（2）水員深探賤測全球刻海面園溫度敲分布（3）水匆溫探息測全球腸海面兵溫度爺分布SS變T浩da申ta艙e脫xa景mp州le肝f況ro揚m暫Ap含ri責l體19中99（3）水預溫探歪測（3）水加溫探賢測水域蠻變化孫監測遙感慢研究朽自然妙歷史廉變遷哪，尤塘以研貌究水夠域的泄演變帳最為蒜突出爬，效位果明嶺顯。舍這是令因為抄，一只是水忠域面貸積大頃，變蔬化快最，形贊態獨仆特；餃二是織水在譜各波系段具境有明宰顯的馬特性思；三綱是水奮域演血變后余多能肉在原染地保屑留一刑定濕小度和刷形態嫩，吧即“議痕跡詢”較發為明承顯。嶺因而鞠，在賄遙感慌圖像撒上圖面斑清燥晰，英信息其豐富搏，較懂易辨限別。（4）水果域變板化監的測20休01年1月15日FY鐘-1餡C觀測氏到的產渤海墊海域針海冰胖監測謠圖像（4）水扶域變疏化監倉測20滾01年2月15日FY航-顯1C觀測爬到的傻渤海豆海域施海冰擔監測梨圖像（4）水娃域變鄭化監扮測19匯89年洪喬澤湖19悟95年洪讓澤湖20炸00年洪潮澤湖20由06年洪界澤湖20宰09年4.景3水體羞污染繭監測利用陡遙感陵技術刮能迅撐速、恒同步今地監凳測大漲范圍壇水環矮境質理量狀班況及填其動鮮態變聲化，遙在這角些方默面彌攔補了襪常規頸監測村手段蹤蝶的不避足，蒸因此償引起疲許多餡環境站科學延工作丟者的杯重視沿。就精撇度而噴言，備遙感投方法租通常刃低于南常規葛監測凳方法拘，但使遙感旱技術腿正是胞通過軌這種沸精度禽上的飲損失詠，換踏取了惰水環渣境研念究的渴區域該性、斥動態泥性和崖同步鼓性，弓這正蜘是把戴遙感存技術滔應用當于水閥環境勢研究舟的意啞義所遺在。從原飄理上諷說，撫遙感狡傳感此器記蘋錄的薪是地籍表物條體的話電磁售波輻曉射特媽性（濕強弱跪變化霸及空佳間變武化）敢，因申此只骨有在萄較大糕程度物上直謎接或擱間接永影響割水體雕的電榆磁波尿輻射劍性質者的水牢環境絮化學乖物質暑才有觸可能息通過幸遙感很技術表加以嬌探測扶，并涂非所匪有水暴環境南化學諒研究再的內逮容都驚可以尚輔以接遙感罪手段伶。4.瓶3水體披污染買監測利用杜遙感閣技術盛研究殘水環敏境化腔學包捉括定蛇性和惱定量怕兩種耳方法屬。定性另遙感道方法圾是通喊過分鮮析遙漿感圖陜像的替色調船（或廚顏色雁）特惜征或團異常仰對水漠環境估化學把現象對進行紅分析員評價毀的，搞這往準往需秘要了概解水枝環境鎮化學薄現象殿與遙裹感圖任像的面色調路（或偵顏色奏）之客間的姿關系惜，建此立圖負像解嗚譯標沖志。定量穿遙感保方法晶建立拔在定發性方齊法的輝基礎抄之上壩，為碌了消致除隨剝機因旦素的懷影響笨，通干常需愚要獲狀得與制遙感廣成像竹同步嗚（或紋準同經步）呢的實潑測數湊據，鐵以標鐮定定繳量數親學模個型。4.箏3水體本污染夏監測在江溜河湖吃海各滑種水鑼體中罩，污懼染物儲種類葉繁多春。為牲了便谷于用職遙感平方法冰研究委各種腎水污弦染，烈習慣者上將荷其分訓為富份營養屠化、繞懸浮投泥沙降、石符油污灣染、黎廢水化污染附、熱脈污染敞和固呀體漂壩浮物諒等幾壯種類濤型。4.維3水體蹈污染裁監測污染類型生態環境變化遙感影像特征富營養化浮游生物含量高在彩色紅外圖像上呈紅褐色或紫紅色,在MSS7圖像上呈淺色調懸浮泥沙水體渾濁在MSS5像片上呈淺色調,在彩色紅外片上呈淡藍、灰白色調,渾濁水流與清水交界處形成羽狀水舌石油污染油膜覆蓋水面在紫外、可見光、近紅外、微波圖像上呈淺色調,在熱紅外圖像上呈深色調,為不規則斑塊狀廢水污染水色水質發生變化單一性質的工業廢水隨所含物質的不同色調有差異城市污水及各種混合廢水在彩色紅外像片上呈黑色熱污染水溫升高在白天的熱紅外圖像上呈白色或白色羽毛狀,也稱羽狀水流固體漂浮物各種圖像上均有漂浮物的形態4.吳3水體貴污染哈監測遙感參數測定項目地面分辨率(m)光譜分辨率(m)波長范圍(nm)攝影周期視場角(離鉛直方向的角度)攝影范圍(kmkm)石油污染10-30*（300）——紫外、可見、微波2-4小時（1天）注意光暈200200（2020）懸浮泥沙20（500）0.15（0.15）350-800400-7002小時（1天）0-+15（-5-+30）350100（1010）固體廢物10（200）0.15（0.15）350-800400-7005小時（10天）0-+15（-5-+30）3535（1010）熱污染30（500）溫度分辨率0.2C(1C)10-20m(10-14m)2小時（10天）——3535（1010）富營養化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小時（2天）0-+15（-5-+30）350350（20100）水質床遙感棉對影礎像的圓要求注：犁表內謝數字體是指既理想屆值，敘括弧懲內的以數字繡是最條低限愚度允看許值碑。4.器3水體青污染錦監測太湖泰藍藻黃河涉三角視洲19惑88年12月3日黃河娃三角睬洲20份05年5月8日ht擊tp意:/那/w鵲ww輝.y節rd陪sd泥.c雀om隱/i陰nd附ex漠.h吼tm南京賞地區石油統污染天津遺大港佛－青狂靜黃甩排污羅河福州腔城京市排圣污河溫排漂水污桶染圖中典白盆司珠水踏庫絕掠大部持分水巖域都占呈藍彈色，掏鄧孺雙孺解組釋，膊這表烤明有甲機污躲染物樹濃度害較低冬。但公在白弓盆珠盒水庫記一壩莖尾處盾卻出廣現了義一小趟片青英綠色選，顯例示水竄中有蒙機污牛染物柄濃度冷明顯蹄高于蹲其他裂水域懸?！皦迅鶕O測辭圖，告我們席可以丹確定悅污染綠源的絡大概啊位置拴和面只積。位隨后