长江口表层细颗粒泥沙絮凝特性及其对光谱反射率的影响

长江河口径潮流相互作用,受径流输沙、本地泥沙再悬浮和波浪掀沙影响,水体中悬浮泥沙含量高启,其中粒径小于0.032mm的颗粒占绝大多数,加之受盐淡水混合作用的影响,细颗粒泥沙絮凝频繁,给河口泥沙遥感反演精度的提高带来困扰。泥沙絮凝改变了入水光线的传播,从而导致离水辐射特性的改变,在建立卫星遥感数据和水体组分的光谱定量关系时,需要考虑这种泥沙絮凝及其解絮所致的离水辐射特性。本文研究拟通过长江口上段、口门段和口外段的定点观测,获取枯季现场表层絮凝体粒径数据、光学数据和其他水文环境数据,分析河口不同区段絮凝特性,探讨絮凝体对实测光谱反射率的影响,为建立适合长江口表层悬沙的反演模型,提高卫星遥感对二类水体监测精度提供依据。根据不同区段的絮凝体粒径的变化过程,对照同时间段内流速、浊度和盐度的变化过程,分析各个要素对絮凝体粒径的影响。运用主成分分析方法得到,絮凝体粒径在河口上段受流速和浊度控制明显,在口门段的小潮与河口上段类似受流速控制,大潮则受盐度控制,口外段则受盐度控制。投影表面积作为衡量悬浮泥沙浓度和絮凝体平均粒径的综合变量,与悬浮泥沙浓度成正比,与絮凝体平均粒径成反比。不同区段的絮团组成成分、沉速、粒径、有效密度和投影表面积都有较大的差异,枯季絮团分散粒径在空间上呈"小-大-小"分布,絮团现场平均粒径则呈"大-小-大"分布,沉速呈"大-小-大"分布,投影表面积呈"小-大-小"分布。除了悬浮泥沙浓度,现场测量的浊度、絮凝体平均粒径和絮凝体投影表面积与光谱反射率都有较好的相关性,运用多层感知器模型分析各个参数对遥感因子的贡献率大小,并建立传统的单因子回归模型、考虑絮凝的多因子回归模型和神经网络模型。结果表明,回归模型中悬浮泥沙浓度的Gordon模型拟合情况较优,达到0.9091,神经网络模型拟合精度达到0.9688,预测性能最好,逼近真实情况。

絮凝; 影响因素; 光谱反射率; 反演模型; 长江口;

国家自然科学;

蒋雪中;

P332.5

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