厦门环东海域整治过程悬浮泥沙变化遥感监测

第17卷 第2期厦门理工学院学报V o.l 17 N o .2

2009年6月Journal o f X ia m en U n i versity o f T echno l ogy Jun .2009

[收稿日期]2009-03-12 [修回日期]2009-05-11

[基金项目]厦门市科技计划指导性项目(3502Z20077016)

[作者简介]孙凤琴(1982-),女,福建莆田人,助教,硕士,从事海洋与环境遥感的研究.

厦门环东海域整治过程悬浮泥沙变化遥感监测

孙凤琴

(厦门理工学院空间信息科学与工程系,福建厦门361024)

[摘 要]选用2005)2007年福建省干季(10月~2月)三个时相中潮位的中巴卫星CCD 数据,利用

泥沙指数SI=(ch2+ch3)/(ch2/ch3)提取厦门环东海域悬浮泥沙信息.与现场浊度的对比表明,该泥

沙指数能较好地反映悬浮泥沙的相对分布.泥沙指数图像显示,该海域悬浮泥沙浓度分布具有浅海高、深

海低,从两岸向中部降低的特点;与2005年10月相比,2007年1月整治过程中清淤吹填使海域面积有所

减小,但湾中上部高、中高浓度泥沙明显增加;到2007年11月,清淤吹填基本完成,海域高、中高浓度

悬浮泥沙总比2005年10月约减少14k m 2.综合整治使得整个环东海域悬浮泥沙含量明显降低.

[关键词]厦门环东海域;遥感;悬浮泥沙;泥沙指数

[中图分类号]P73111 [文献标志码]A [文章编号]1008-3804(2009)02-0062-05

0 引言

悬浮泥沙含量影响水体透明度、水色等性质,其变化对生态环境、水下地貌冲淤、港口工程等有直接影响[1].遥感具有大面积、同步测量和时空分辨率较高的特点,可有效地监测悬浮泥沙的分布.Ruhl

等[2],Ty l e r 等[3],Sipe l g as 等[4]利用不同资料在美国、欧洲、非洲进行了悬浮泥沙浓度的反演.国内学者也利用MODIS 和中巴CCD 影像等研究了沿海和内陆湖泊的悬浮泥沙浓度

[5-7].研究者们提出了许多的反演模式[8],但这些模式针对不同水域范围而建立,在其他水域难以普遍适用.李四海等[9]指出,泥沙指数法综合应用了不同波段的光谱信息,可获得层次丰富泥沙图像.

文中以厦门环东海域为研究区域,利用多时相的中巴CCD 遥感资料,基于

泥沙指数提取悬浮泥沙信息,探讨海域建设对

悬浮泥沙和冲淤环境的影响.

1 研究区域介绍

厦门地处福建省东南沿海.海峡西岸经

济区列入国家/十一五0规划,给厦门带来

前所未有的发展机遇,但岛内土地资源稀

缺,成为制约厦门发展的软肋.开发环东海

域成为厦门市提升未来发展空间的重要战

略.环东海域新城区(见图1),陆域规划面

积114km 2,海域面积91km 2,沿岸入海河

流有东、西溪和官浔溪,径流比较小[10].

整治前,由于长期的填海造地和围垦养殖,

该海域污染严重,存在大面积淤积浅滩.环

东海域整治工程,主要包括清淤吹填、产业

第2期孙凤琴:厦门环东海域整治过程悬浮泥沙变化遥感监测区建设等内容.2006年7月,清淤吹填工程开始;至2007年2月,清淤吹填集中在丙洲片区(位于同安区,由官浔、西柯和丙洲地块组成)和洪塘片区(位于同安湾北部,泉厦漳高速公路以南、东溪以东).一系列建设过程,必将引起环东海域悬浮泥沙分布及冲淤环境的明显变化.

2 数据选择与研究方法

211 数据选择

为了使中巴卫星(CBERS)CCD 数据具有可比性,主要考虑数据在干/湿季和潮位时相两方面的选择.在季节方面,径流携沙量与降水有密切关系.根据多年降水量的气候平均,福建省3月~9月份为湿季,10月~2月份为干季,干季海湾受径流携沙影响较湿季的小.在潮位方面,近岸海域的潮流对悬浮泥沙的影响显著.通常悬沙浓度在较低潮位时较高,而在较高潮位时较低.结合数据资料,选择干季相近潮位的3幅遥感图像来分析.所用遥感数据的相关情况来自厦门日报,如表1所示.

表1 所用中巴CCD 遥感数据的日期/潮时/风况

Tab .1 The da t e /tide tm i e /w ind o f CCD data from CBERS

数据日期

2005年10月21日2007年01月06日2007年11月28日农历日期

九月十九日十一月十八日十月十九日高潮时刻

14.5014.3515.05低潮时刻

8.308.008.30风况东北风3-4级东北风3级东北风3-4级

212 遥感影像预处理

主要包括几何校正和大气辐射校正.

(1)地理校正:保证数据的准确性和不同时相数据的可比性.采用影像到影像的配准:以已校正到厦门市1B 5万地形图的2001年TM 影像为基准,将各CCD 影像配准到该T M 影像上,采用二次多项式变换,双线性内插法重采样.满足多时相遥感变化检测误差小于015个像元的要求.

(2)大气校正:由于水体辐射信号较弱,受大气影响大,进行大气校正是必需的.过去20多年已经发展了许多大气校正模型[11].鉴于本研究区域小,所选图像晴空无云,可认为各点大气影响基

本一致.因此,采用较为常用的最暗像元法进行大气校正

[12].213 海域水体信息提取

要提取悬浮泥沙信息,必需先获得准确的水域范围.根据/水体对近红外波段强烈吸收,而对绿光波段有较高的反射0的光谱特性,M c Feeters

[13]构建的水体指数NDW I 能很好地剔除非水体信息:

ND W I=(G reen-N I R )/(G reen+N I R)式中,G reen 和N I R 是绿光波段和近红外波段的反射率,对应CCD 数据图像的第2和4波段.通常,NDW I 以0为阀值,水体的为正值,土壤和植被的为负值.考虑到研究区域落潮时有泥滩存在,因此根据各图像情况,确定ND W I 阈值,使陆地和泥滩不参与泥沙信息提取.

214 泥沙指数计算

LandsatTM /ET M +

绿波段0152~0160L m 和红波段0162~0169L m 对悬浮泥沙的灰度响应曲线表

明,这两波段的灰度可以反映水体泥沙含量的差异[7].中巴CCD 第2、3波段正适合于提取水中悬浮

泥沙信息,因此拟定泥沙指数为:SI=(ch2+ch3)/(ch2/ch3),利用E rdas817进行运算,得到不同时相遥感泥沙指数的分布图.3 环东海域悬浮泥沙分布特征分析

311 泥沙指数与现场浊度的对比

中巴卫星平均降交点地方时为10:30a m,取现场准同步的浮标浊度进行比较.浮标位置见图3(c)所示:绿色点(N118b 081789c ,E24b 371002c )和紫色点(N118b 101913c ,E24b 341668c ).#63#