基于landsat8图像的叶绿素a反演模型构建及其在武汉东湖应用研究

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1、分类号学号M201573400学校代码10487密级硕士学位论文基于landsat8图像的叶绿素a反演模型构建及其在武汉东湖应用研究学位申请人：李根学科专业：水利工程指导教师：黄牧涛教授答辩日期：2017年5月25日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringConstructionofRemoteSensingRetrievalModelofChlorophyll-abasedonlandsat8ImageanditsApplicationinWuh

2、anEastLakeCandidate：LiGen：Major：：HydraulicEngineeringSupervisor：：Prof.HuangMutaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2017万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由

3、本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据本论文研究工作获得以下项目资助，在此鸣谢：1．自然科学基金面上项目：基于三维生态动力学模型

4、和多源数据同化的湖泊藻类水华时空模拟与预测，项目批准编号：51570909万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，随着遥感技术的发展，卫星遥感具有传统人工监测无法比拟的优势，在水环境监测中发挥了越来越重要的作用。利用卫星遥感影像大面积的监测特点监测Chl-a浓度，分析水体Chl-a浓度的波谱特征，无疑是一项有价值的研究，但是如何精确的定量模拟大量遥感信息与具有明显地域特征的水质浓度之间的关系是一个突破难点的关键。尽管随着国内外学者的研究，尽管目前在学术界已经形成成熟和齐全的技术路线用于内陆湖泊水体的叶绿素a浓度的反演，但是由于湖泊的地域差异性较大，人为因素影响严重，导致这些模型可能

5、不适用于武汉东湖这个城市内陆湖泊，因此，需要构建针对武汉东湖的叶绿素a监测反演模型。本文研究所选取的水域地区为武汉东湖地区，借助于从地理空间数据云上下载的Landsat8遥感影像和湖北省环保厅所得到的省控点检测的水体实测数据，采用统计学方法、半经验-半分析法与BP神经网络技术构建了多个相关的反演模型，并通过人为设定的精度指标进行相同数据情况下的对比，获取了三个模型中在武汉东湖地区进行叶绿素a浓度的遥感反演试验精度较高的模型-BP神经网络模型。本文所做研究工作如下：（1）依据水体叶绿素a定量遥感的反演需求，对从地理空间数据云上下载的Landsat8遥感影像通过ENVI软件对其进行了图像数

6、据的预处理，为后续的提取特征波段研究做好了前期的准备工作。（2）根据Landsat8影像各个波段的具体作用和波长范围，在进行相关性分析之前，行人工波段筛选，去除了1、8、9三个波段，然后分析Landsat8影像中2-6波段的反射率自然组合和对数组合与水体叶绿素a浓度的相关性，一共得到的波段组合有380种组合方式，并将这些波段组合当成变量，相对应的叶绿素a浓度为因变量，使用SPSS软件，运用person相关系数进行分析，最后确定12种相关系数较高的组合进行回归分析，得到一个回归方程，从而构建了决定系数R2为0.739µg/L、均方根误差RMSE为1.721µg/L、平均误差为0.1208

7、的波段组合模型。（3）通过分析国内外学者对武汉东湖水体的光谱特征研究成果，确定三个特征波段，通过对三个对不同波段组合STE进行比较，确定λ1、λ2和λ3所I万方数据华中科技大学硕士学位论文取波长，组合三个特征波段反射率，本文以[R-1(672-R-1(703)]×R(752)的值为自变量，构建了R2为0.712µg/L，RMSE为3.106µg/L，平均误差为0.1993的三波段模型。（4）采用人工智能的技术方法提高武汉东湖叶绿素a反演精度，本