遥感湖泊水质的监测 PPT
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基于遥感的湖泊水质监测及评 价
研究
自然地理学
1
报告内容
一 、 遥感简介 二、 研究概述 三、案例简介
四、问题与展望
2
一、遥感
遥感（Remote Sensing，简称RS） ，就是“遥远的感知”。是利用一定的技 术设备和系统，远距离获取目标物的电磁 波信息，并根据电磁波的特征进行分析和 应用的技术。
湖泊水质监测是掌握湖泊污染程度的必要手段,而传统的 化学特征分析方法是采用离散点概面的方法,在边界条件较为 复杂的湖泊可能不能够代表所有区域的分布特征,不能够连续 反映整个湖面水质情况,存在一定的缺陷。遥感技术正适合从 面上监测,并发展到动态监测的需要,可以大面积、迅速地提 供水质信息,成为持久监测区域乃至全球尺度上湖泊、海洋、 水库等水体质量监测的有效手段。是常规水质监测的重要补 充,为湖泊生态经济区政府决策提供科学的依据。
5
几种主要地球资源卫星技术指标
卫星
传感器
波段
空间分辨率（米）
光谱wk.baidu.com围
覆盖范围
SPOT-5
SPOT-4 SPOT-1 SPOT-2 SPOT-3
Landsat 7
IKONOS
QuickBird
HRG HRVIR HRV ETM+
全色 B1: green B2: red B3:near infrared B4:short-wave infrared (SWIR)
人工实地调查
利用遥感技术调查
花费时间
多
少
时效性
差（慢）
连续性 差，不能全天候观测
调查人员
多
调查成本
高
好（快） 好，能全天侯观测
少 低
调查范围 小，有些地方不能人工调查 广，连续性好，能获得人眼看不到的信息
10
二、研究目的与研究意义
湖泊是地球上最重要的淡水资源地之一,具有调节河 川径流、发展农业灌溉、提供工业水源和生活饮水、沟通水 运、开发旅游业以及维持生物多样性和生态平衡等多种功能, 在国民经济发展中起着非常重要的作用,是湖泊流域经济可持 续发展和人们赖以生存的重要基础。
全色 B1: blue B2: green B3:red B4:near infrared
全色 B1: blue B2: green B3: red B4:near infrared
2.5 or 5 10 10 10 20
10 20 20 20 20
10 20 20 20
15 30 30 30 30 30 30 120
0.45 – 0.90 0.45 – 0.52 0.51 – 0.60 0.63 – 0.70 0.76 – 0.85
11 km
0.45 - 0.90
0.45 – 0.52
0.52 - 0.60
16.5 km
0.63 – 0.69
6
0.76 – 0.90
遥感技术的原理
地 遥感卫星 物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电 磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。
1.0 4.0 4.0 4.0 4.0
0.61 2.44 2.44 2.44 2.44
0.48 - 0.71 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89 1.58 - 1.75
60 km
0.61 - 0.68 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89 1.58 - 1.75
全色 B1: green B2: red B3:near infrared B4:short-wave infrared (SWIR)
全色 B1: green B2: red B3:near infrared
全色 B1: blue B2: green B3: red B4:near infrared B5: mid infrared B7: mid infrared B6:thermal infrared
60 km
0.50 - 0.73 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89
0.50 – 0.90 0.45 – 0.52 0.52 – 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.90 1.55 – 1.75 2.08 – 2.35 10.4 - 12.5
60km 185 km
遥感水质监测的国内外研究进展
自20世纪70年代初开始,遥感技术由海洋水色遥感逐渐 应用到内陆地水体研究中,从单纯的水域识别逐渐发展到对水 质参数进行遥感监测、制图和预测。
随着遥感技术的发展,对水质参数光谱特征及数学模型研 究的不断深入,遥感水质监测经历了从物理方法到经验方法, 再到半经验方法的过程,半经验方法是90年代后的主要方法。 随着对水体光谱特征研究的不断深入、算法的改进以及传感 器技术的进步,遥感监测水质从定性逐渐发展到定量,而且可 遥感监测的水质参数逐渐增加,从起初的水色遥感(如叶绿素a 、悬浮物等)发展到间接遥感水质参数(如总磷、总氮、COD 等),预测精度也在不断提高,正朝水质遥感产业化的方向发展 。但是目前仍然依赖大量的地面监测数据,精度还没有达到商 业要求,还未形成较好通用性的模型和算法。
遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设 备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地 物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完 成远距离识别物体。
树木
水体
草丛 裸露的地表 路面
建筑物
7
遥感技术系统及工作流程
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
遥感技术的特点
人工实地调查与利用遥感技术调查的比较
技 术 路 线
遥感卫星影像收集 （TM、ETM+等）
遥感图像的预处理 （几何、辐射、大
气校正等） 水体提取
遥感水体反射率
实验方案制定
水质参数实验 水体实验
（TSS、TN等） 水质参数数据
卫星光谱敏感波段或波段组合分析
统计模型
多光谱卫星遥感水质参数反演模型
精度分析
模型适用性
高光谱测量实验 光谱测量
水体高光谱反射率 高光谱特征分析
3
航天平台 航空平台
遥感类型 （按照不同的平台分类）
> 80 千米 高空 (10 - 20 千米 ) 中空 (5 - 10 千米 ) 低空 (< 5 千米 )
航天遥感 航空遥感
地面平台
地面目标 物
各种遥感平台示意图
近地遥感
4
遥感卫星类型—按传 感器特点分类
遥感卫星类型——按空 间分辨率分类
遥感卫星类型—按卫 星轨道类型分类
研究
自然地理学
1
报告内容
一 、 遥感简介 二、 研究概述 三、案例简介
四、问题与展望
2
一、遥感
遥感（Remote Sensing，简称RS） ，就是“遥远的感知”。是利用一定的技 术设备和系统，远距离获取目标物的电磁 波信息，并根据电磁波的特征进行分析和 应用的技术。
湖泊水质监测是掌握湖泊污染程度的必要手段,而传统的 化学特征分析方法是采用离散点概面的方法,在边界条件较为 复杂的湖泊可能不能够代表所有区域的分布特征,不能够连续 反映整个湖面水质情况,存在一定的缺陷。遥感技术正适合从 面上监测,并发展到动态监测的需要,可以大面积、迅速地提 供水质信息,成为持久监测区域乃至全球尺度上湖泊、海洋、 水库等水体质量监测的有效手段。是常规水质监测的重要补 充,为湖泊生态经济区政府决策提供科学的依据。
5
几种主要地球资源卫星技术指标
卫星
传感器
波段
空间分辨率（米）
光谱wk.baidu.com围
覆盖范围
SPOT-5
SPOT-4 SPOT-1 SPOT-2 SPOT-3
Landsat 7
IKONOS
QuickBird
HRG HRVIR HRV ETM+
全色 B1: green B2: red B3:near infrared B4:short-wave infrared (SWIR)
人工实地调查
利用遥感技术调查
花费时间
多
少
时效性
差（慢）
连续性 差，不能全天候观测
调查人员
多
调查成本
高
好（快） 好，能全天侯观测
少 低
调查范围 小，有些地方不能人工调查 广，连续性好，能获得人眼看不到的信息
10
二、研究目的与研究意义
湖泊是地球上最重要的淡水资源地之一,具有调节河 川径流、发展农业灌溉、提供工业水源和生活饮水、沟通水 运、开发旅游业以及维持生物多样性和生态平衡等多种功能, 在国民经济发展中起着非常重要的作用,是湖泊流域经济可持 续发展和人们赖以生存的重要基础。
全色 B1: blue B2: green B3:red B4:near infrared
全色 B1: blue B2: green B3: red B4:near infrared
2.5 or 5 10 10 10 20
10 20 20 20 20
10 20 20 20
15 30 30 30 30 30 30 120
0.45 – 0.90 0.45 – 0.52 0.51 – 0.60 0.63 – 0.70 0.76 – 0.85
11 km
0.45 - 0.90
0.45 – 0.52
0.52 - 0.60
16.5 km
0.63 – 0.69
6
0.76 – 0.90
遥感技术的原理
地 遥感卫星 物在不断地吸收、发射（辐射）和反射电 磁波，并且不同物体的电磁波特性不同。
1.0 4.0 4.0 4.0 4.0
0.61 2.44 2.44 2.44 2.44
0.48 - 0.71 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89 1.58 - 1.75
60 km
0.61 - 0.68 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89 1.58 - 1.75
全色 B1: green B2: red B3:near infrared B4:short-wave infrared (SWIR)
全色 B1: green B2: red B3:near infrared
全色 B1: blue B2: green B3: red B4:near infrared B5: mid infrared B7: mid infrared B6:thermal infrared
60 km
0.50 - 0.73 0.50 - 0.59 0.61 - 0.68 0.78 - 0.89
0.50 – 0.90 0.45 – 0.52 0.52 – 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.90 1.55 – 1.75 2.08 – 2.35 10.4 - 12.5
60km 185 km
遥感水质监测的国内外研究进展
自20世纪70年代初开始,遥感技术由海洋水色遥感逐渐 应用到内陆地水体研究中,从单纯的水域识别逐渐发展到对水 质参数进行遥感监测、制图和预测。
随着遥感技术的发展,对水质参数光谱特征及数学模型研 究的不断深入,遥感水质监测经历了从物理方法到经验方法, 再到半经验方法的过程,半经验方法是90年代后的主要方法。 随着对水体光谱特征研究的不断深入、算法的改进以及传感 器技术的进步,遥感监测水质从定性逐渐发展到定量,而且可 遥感监测的水质参数逐渐增加,从起初的水色遥感(如叶绿素a 、悬浮物等)发展到间接遥感水质参数(如总磷、总氮、COD 等),预测精度也在不断提高,正朝水质遥感产业化的方向发展 。但是目前仍然依赖大量的地面监测数据,精度还没有达到商 业要求,还未形成较好通用性的模型和算法。
遥感就是根据这个原理，利用一定的技术设 备和装置，来探测地表物体对电磁波的反射和地 物发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完 成远距离识别物体。
树木
水体
草丛 裸露的地表 路面
建筑物
7
遥感技术系统及工作流程
8
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
遥感技术的特点
人工实地调查与利用遥感技术调查的比较
技 术 路 线
遥感卫星影像收集 （TM、ETM+等）
遥感图像的预处理 （几何、辐射、大
气校正等） 水体提取
遥感水体反射率
实验方案制定
水质参数实验 水体实验
（TSS、TN等） 水质参数数据
卫星光谱敏感波段或波段组合分析
统计模型
多光谱卫星遥感水质参数反演模型
精度分析
模型适用性
高光谱测量实验 光谱测量
水体高光谱反射率 高光谱特征分析
3
航天平台 航空平台
遥感类型 （按照不同的平台分类）
> 80 千米 高空 (10 - 20 千米 ) 中空 (5 - 10 千米 ) 低空 (< 5 千米 )
航天遥感 航空遥感
地面平台
地面目标 物
各种遥感平台示意图
近地遥感
4
遥感卫星类型—按传 感器特点分类
遥感卫星类型——按空 间分辨率分类
遥感卫星类型—按卫 星轨道类型分类