1、 福建农林大学硕士学位论文闽江福州段水质遥感监测及其与土地利用联动分析姓名：从丽侠申请学位级别：硕士专业：森林工程指导教师：杨元梁20070401本 文在综合 论述 了 遥 感 技术在 水质 监测中 应 用现状，水质 遥 感 监测的 原理 和 方 法基础 上 ， 应 用遥 感 技术对 闽 江福 州 段水体 中 的 悬浮物 和 叶 绿 素 两个污染 指 标进行 解译； 并对 研究区域进行 土 地利 用变 化 进行 遥 感 分类， 根据研究需 要 分成 植被、建 筑 用地， 水体和 裸 地 尝 试找 出土 地利 用变 化 与悬浮物 和 叶 绿 素 两种污染 指 标的 含 量变 化 的 关 系 通过
2、 构 建 悬浮物 和 叶 绿 素 遥 感 模 型 ， 制 作 了 年和 年两个时 相 悬浮物 和 叶 绿 素 分布 的 影 像图 总 体上 来 说 ，牟 福 州 水域悬浮物 以 高 悬浮物 和 中 悬浮物 为 主 ，分别 占研究区水域面 积的 和 ； 年福 州 水域悬浮物 分布 情 况 有 所 好 转 ， 的 水域面 积呈低 悬浮物 分布 ，中 悬浮物 分布 占 水域面 积的 叶 绿 素 的 污染 年比 年较 严 重 到 ，总 体上 看 ，植被和 建筑 用地增 加，水体 和 裸 地减 少 植被增 加 和 裸 地减 少 正说 明 了 年比 年水体 中 、高 浓 度 悬浮物 分布 较 多 的 原因
3、 建筑 用地增 加 ， 反映 了 经 济的 发展 ， 城 市 化 进程 加 快， 人口 增 加 ， 使 水体 中 的 叶 绿 素 污染比 以 前更严 重 从 水质 同土 地利 用之间 关 系 上 看 ， 在 闽 江流域内 部的 各种土 地利 用与 土地覆盖 类型 的 比 例 的 变 化 是造成 河 流水质 发生 变 化 的 主 要 原因 ， 宽 河 道利 于 污染 的 快速疏散 ，是闽 江水质 最重 要 的 影 响因 素 ； 植被对 于 水质 的 改善 效 应 也起 着 十分重 要 的 作 用；而 从 年发展 年时 ， 建 筑 用地成 为 影 响水质 状况 不 可忽视 的 因 子 主 题 词：
4、 遥 感 ； 水质 ； 土 地利 用； 关 联 瑃 籧 籰 籹 粀 ： 本 人声 明， 所 呈交 的 学 位 弦 论文 ， 是本 人在 指 导 教 师 的 指 导 下独 立 完成 的 研究成 果 ， 并 且 是自 己 撰 写的 。 尽我 所 知， 除 了 文 中 作 了 标 注 和致 谢 中 已 作 了 答 谢 的 地 方外 ，论文 中 不包 含其他人发 表 或 撰 写过的 研究成 果 。与 我 一 同 对 本 研究做 出 贡 献 的 同 志，都 在 论文 中 作 了 明确的 说 明并 表 示了 谢 意 ， 如被 查 有侵 犯 他人知识 产权的 行为 ， 由 本 人承 担应 有的 责 任。不保
5、密 ， 本 论文 属 于 不保密 。学位弦 论文作者亲 笔签名 ：从砌袋福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文闯 江 福州 段 水 质遥感 监 测及其与 土地 利 用联动 分 析 遥感 技术在水 质监 测 中 的应 用境 参 数 的提 取 也 得到 了 发 展 例 如欧盟 于 年 专 门 立项， 应 用多 种 传感 器遥感 技术研 究 欧洲福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文悦 拦 鶰 腉湖 湾研 究背景及 意 义闽江 福州 段 水 质遥感 监 测 及其与 土地 利 用联动 分 析福建 农林 大 学届 硕 士学位 毕 业 论 文进 行 分 析 ， 派生 出利 于 提 取
6、典型地 类的 归 一化 指 数 影 像， 应 用基于 知识分 类方 法 分 层分 类提 取 两时期各地 类， 这 样 就 为 水 质变化 同 土地 利 用变化 关 系 分 析 准 备 了基础 ； 水 质参 数 提 取 是 通 过 从 遥感 影像比 值 运 算 ， 派生 代 表 悬 浮 物 和叶绿 素 比 值 指 数 影 像， 利 用归 一化 水 体 指 数 影 像获 得的 水 体 掩 膜 对上 述 水 质参 数 影 像进 行 水 体 区域 非 监 督分 类， 从 而 获 得两个 时期研究 区水 质空 间分 布 信息 ； 最 后，结 合土地 利 用变化 和水 质变化 在空 间分 布 的 关 联性
7、 特 征 ， 分 析 它们之 间存在 的 关 系 一大气较正线性拉伸提 取 水 质参 数利 用分 类土地 利 用变化 与 水 色 变化 联动 分 析闽江 福州 段 水 质遥感 监 测 及其与 土地 利 用联动 分 析 自然 地 理概 况福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文闽 江 福 州 段 属 多功能 水 域 ， 城 市上 游 和 下游 分 布较 多承 担 饮用 水 的 功能 的 水 源 保 护区， 这 种不 合理布局 造成地区供 水 和 排 污互 为 制 约 的 局 面 ， 使城 市今后 的 污水 出路和 饮 用 水 源 量 的 矛 盾 日 益 突出 北 港 横 穿 福 州 市区
8、， 常 年 黑 臭的 内河污水 排 入 闽 江 北 港 ， 往其 接 纳 的 污染负 荷占 闽 江 下游 工业呼对 水 体穿 透 力 强 ， 对 叶 绿素及叶 色 素浓 度 反映敏感对 健 康 茂 盛 植 物 绿反射 敏感 ， 对 水 的 穿 透 力 较 强有 助于判 别 水 深 ， 水 中叶 绿素分 布， 近海 水 域 制 图探 测 健 康 植 物 ， 评 价生 长 活力 ， 研究水下地形 特 征 和水 污染用于区分 植 物 种类 与植 物 覆 盖度 ， 探 测植 物 叶 绿素吸收的 差 异 ， 在秋 季则 反映叶 黄 素、 叶 红 素的 差 异为 叶 绿素的 主要 吸收波 段对 绿色 植
9、物 类 别 差 异 最 敏感 ， 为 植 物 通 用波 段处 于水 的 吸收内， 反含 水 量敏感处 于水 的 强 吸收带植 物 含 水 量 测 定 ， 岩石 的 调 查与分 类 ，能 通 过 各 种融 合手 段 提高 地面 空 间 分 辨盔福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文图 像 灰 度数值域是 图 像 最 大灰 度值和最 小 灰 度值的 差值，间 接 地 反 映了 图 像 的 信息 量 ，其公 式 为反 映了 图 像 灰 度值的 变 化 程 度，从而石，大小 由 一 级波谱 信息 决 定 ，其公 式 为堕 垩 塑型垦查堕 堡 墅 鉴塑墨 墨 皇 圭 丝 型里 壁塑坌塑年份标准
10、 差波段间 信息 的 相关性 比 较 法图 像 数据的 独 立性 越高，信息 的 冗余度越小 多 光 谱 影像 各 波段包 含的 地 物 信息 量 固然 多 寡不 一 ，福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文干 扰部分 ，后 者 表 示 辐 射率 随地 面 反 射率 递 增 而增 长的 程 度 大小 回 归 分 析法 ：由于 大气 散射主 要 影响 短波 部分 ，波 长较 长的 波 段 几 乎不 受 影响 ，因 此 可 用 其 直 方 图 校 正 法 ：通过灰 度 直 方 图 对比 找 出校 正 量由于 大气 影响 主 要 在短波 部 分 ，波 长较 长总 之 ，大气 纠 正 是 按
11、照 大气 传输 理 论 而建 立的 ，其算法 在原 理 上 基 本 相 同 ，差 异 在于 不 同 的 假福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文 築 硎 静， 表 示 波 段蟊 呶 4笃 险爸狈饺 冶 呶 4笃 险笾 狈教 闽江 福 州 段水 质遥 感监 测 及 其与 土地利 用联动 分 析对于图 像灰度 重 采 样， 目 前常用的 方法 有最 邻 近 点 法、双 线 性 内插 法和 三次褶 积法 三种 方法各 有优缺点 ： 最 邻 近 点 法 虽 然 能 保 持图 像光 谱 信息 不 变 ， 但 其几 何校正 精 度 差 。校正 后 的 图 像亮度 不 连 续 ， 边 界会 出 现
12、锯 齿 状；双 线 性 内插 法 具 有计算 简 单 ， 采 样精 度 和 几 何校正 精 度 较高 ， 而且校正 后的 图 像亮度 连 续 ， 但图 像的 光 谱 信息 会 发 生变 化， 而且该 方法 具 有低 通滤 波 的 性 质， 容 易造 成高 频 成分 的 丢 失 ， 使图 像变 得 模 糊 ： 三次卷 积内插 法 有很 好 的 图 像亮度 连 续 和 几 何校正 的 精度 ， 而且 能 较好 地保 留高 频 成分 ， 其缺点 是亮度 值 改 变 而且 计算 量 大、耗 时 在 实 际校正 过程 中 ，一般选 用双 线 性 内插 法 对图 像进行亮度 重 采 样福 建 农林 大学届
13、 硕 士学位 毕 业 论 文两 个时 相 影 像 的 校 正、配 准 都 是 采 用 二 次多 项 式 变换 ， 利用 双线 性内 插 法进行 重 采 样， 将线 性拉伸 是 增 强 处 理 中最 常 用 的 一种 方 式 ， 它通过 线 性拉伸 方 程把原 图 像 较窄的 亮度 范 围 拉伸竖。福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文闽江 福州 段 水 质遥感 监 测 及其与 土地 利 用联动 分 析高 度 角 的变化呈 一 不 等的变化； 水 体 可 见 光反 射 包 含 水 表 面反 射 、 水 体 底 部物质反 射 及水 中福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文被 水
14、体 表 层 吸 收 ， 如 图 荆猛 贾 谢瓜 允纠 豆 达 几 十米 如 图 所示 ， 卫 星 传 感 器 所记 录的水体 总 辐 射强 度 捎梢 韵部 分 组 成 即 ：闽江 福州 段 水 质遥感 监 测 及其与 土地 利 用联动 分 析 一瞳 卫 星传 感 器所记 录 水 体三，綤 琒 珻 ，綸浞 瓷 渎试 嘉 搅 姗处，则 下 降 为 ；当 波长 大于 保 负 跛 腥 肷 浯 克宓 哪 芰烤晃 誰 ” 目 前，通 常 只 能采用可见光 波段 来研究水 体 其中水 体 在蓝光 范 围里的 反 射 率 相 对 较强 ，并 具有 明显 的 散射作 用，绿 光 次 之，红 光 相 对 较弱 ，
15、这也 是海 水 呈 蓝色 的 主 要 原 因 由 于 水 体 在近 红 外 及随后的 中红 外方 法 福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文半 经验方 法 基 于 或 多 或 少 的 水 质参数 光谱 特征， 结合统 计 分 析 ， 选 择籌 于 水 质参数 反演的 波谱范 围和 合适的 波段 及 波段 组 合 半 经验方 法 是 随 着 高光谱 遥 感技术 在水 质监测 中 的 应用 发 展 起来 的”】 半 经验方 法 根 据 非成像 光谱 仪 或 机 载成像 光谱 仪 测 量 的 水 质参数 光谱 特征选 择估算 水 质参数 的最佳 波段 或 波段 组 合， 然 后选 用 合适
16、的 数 学方 法 建 立 遥 感数 据 和 水 质参数 间的 定量 经验性 算 法 半经验方 法 是 自年 代 以 来 最常 用 的 水 质遥 感监测 方 法 国 内 外很多 的 学者利用 这种 方 法 对 湖 泊 、 水闽江 福州 段 水 质遥感 监 测 及其与 土地 利 用联动 分 析 遥感 影 像中水 体 最佳 波段 组 合 遥感 影 像的 水 体 提取 方法研究福 建 农林 大学届 硕 士学位 毕 业 论 文影 像 中分 别 为 波段 如前 所图 慕 墓 橐换逯甘 跋实 验 表明 ， 当 水 中 红壤 土的 含 量 从 保 宓 姆 瓷 浞寤 岽 式中 ， 为红光 波段 的象 元 亮 度值 ，福建农林 大 学 届 硕 士学 位 毕 业 论 文从图 拗 薪 岷 媳 可 以看出， 年 福州 水 域 悬 浮 物分 布 情 况 有
