潮滩沉积物含水量遥感反演模型研究

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1、学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者签名：争参日期：毋p，3．圭、。1．7学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有

2、关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)L、保密论文注释：本学位论文属于保密论文，密级：丛叠保，密期限为——年。学位论文作者签名：穸秀指导教师签名：日期：沙防g．3吝日期：摘要潮滩拥有丰富的生物、能源等资源，对人类的生活和经济活动具有重大的意义。目前对潮间带资源的利用主要为海水养殖、滩涂围垦、港口建设以及海洋新能源的开发，人类活动、工程建设会使沿海海域状况发生变化，因此需要利用有效手段对海岸滩涂地形变化、湿地环境变化进行监测。但由于潮滩地区含水量变化剧烈，水分变化影响了遥感提取潮滩地物信息的准确性，因此需要一种有效

3、的方法准确提取潮滩含水量信息。据此，本文以盐城大丰王港、新洋港两潮滩表层沉积物为实验样本，首先通过测试室内含水量光谱采集环境，规范了实验室含水量光谱采集环境及操作要点；然后在总结国内外土壤含水量遥感反演模型和植被指数模型的基础上，利用实测光谱与含水量的统计相关关系构建了5种沉积物含水量指数，以此为基础，建立了含水量遥感反演模型，通过对比分析不同模型的优劣，确定出最适合潮滩含水量反演的模型；最后将所选模型应用于大气校正处理后的Hyperion高光谱遥感反射率影像，得到潮滩含水量的空间分布图，并分析了含水量空间分布的规律特征。经过研究，本文取得以下几点成果：(1)利用

4、培养皿作为沉积物容器进行光谱测量分析时，培养皿玻璃壁对光线的反射会使沉积物反射率测量结果整体增加，其增幅约为黑壁条件下的4．1％，但两者的光谱曲线的相关系数R2达到O．997，因此可以通过相关模型，消除培养皿玻璃壁的反射影响；其次，在保证沉积物样品探测范围的前提下，测量高度对小视场角的光谱测量结果有较大影响，但不同高度下的光谱曲线之间存在显著的线性相关关系，其相关系数为0．954。本文建议使用培养皿进行光谱测量时宜使用5。视场角，若采用l。视场角则可通过线性转换关系推算20cm时的光谱值；最后，在测量湿土光谱时，靠近人工光源的位置测量会产生较大的测量偏差，因此在测

5、量湿土光谱时应避开人工光源的入射方位。(2)对沉积物光谱曲线的特征分析可知：干土条件下不同类型的沉积物光谱值虽有差异，但总体的曲线形态相似，且基本平行，波长在427nm～1790m以及2002IuIl～2153Iull范围时沉积物光谱曲线随波长的增加而单调上升，在2133m～2335m时沉积物光谱反射率值随波长的增加呈震荡下降趋势；在湿土条件下沉积物光谱反射率值随着含水量的减小而增大，且当含水量较低时波长较长的波段(如1679m和2034衄波段)对沉积物含水量的变化敏感；而当含水量较高时，在933m～1346m范围内的波长对沉积物含水量的变化更加敏感。这为构建沉积

6、物含水量模型时特征波段的选择提供了参考依据。(3)对沉积物含水量单波段模型的分析结果表明：在土壤含水量单波段简化摘要模型的基础上构建的沉积物含水量遥感反演模型其拟合结果中，除砂质粉砂模型相关系数∥为0．543外，其余沉积物含水量模型相关系数均高于0．62。从整体看含水量高低差异对沉积物含水量单波段反演结果影响不大。(4)波段组合模型选取比值、归一化差值、抗土壤以及增强型指数(RWCI、NDWCI、SAWCI、EWCI)，其中NDWCI对土壤噪声最为敏感，其含水量预测能力最差，拟合得到的各沉积物R2平均值为O．675。RWCI指数能够增强水分与沉积物背景之间的反射率

7、差异，但当含水量较低时，其分辨能力显著下降。SAWCI和EWCI指数模型引入沉积物调节参数￡，并根据模型结构对三参数值进行了适当的调整，从得到的结果看两指数模型均在一定程度上降低了沉积物背景对含水量拟合结果的影响，其中EWCI指数模型的含水量估算能力相对较好，拟合得到的各沉积物∥平均值O．818，尤其当忽略沉积物类型时EWCI指数模型拟合得到的∥为0．706，RMSE为0．059。因此，选择EWCI指数做为含水量遥感反演指数。(5)利用不同类型沉积物的干土反射率对沉积物样本反射率进行归一化处理，然后构建含水量反演模型，证明是提高含水量反演精度，降低模型对沉积物类型

8、依赖的有效