汉石桥湿地水质参数光谱分析与遥感反演

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1、万方数据第30卷，第3期2010年3月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisV01．30，No．3，pp757—761March．2010汉石桥湿地水质参数光谱分析与遥感反演杜为静1’2，李淑敏1，李红¨，孙丹峰2，周连第11．北京市农林科学院农qk综合发展研究所，北京1000972．中国农业大学资源与环境学院，北京100094摘要水质可见光近红外遥感监测是通过研究水体反射光谱特征与水质参数之间的关系，建立水质参数反演算法进行的。与传统水质监测方法相比，遥感技术监测水质可以快速反

2、映区域水质在空间和时间上的分布情况和变化。文章以汉石桥湿地水体水质为研究对象，通过在可见光近红外波段分析光谱仪和ASTER遥感影像的水质参数特征光谱，建立了水质参数与最佳波段及其组合的多元线性回归方程。研究结果表明，基于地面光谱仪的光谱特征分析可为航天遥感特征波段的选择提供依据，但估算模型不能通用。基于As-TER遥感的水质参数特征光谱其波段比值相对向长波方向移动，研究最终在分析AsTER遥感特征波段基础上，构建水质参数估算模型，并通过该模型得到目标水质参数空间分布图，实现了对湿地水质时空变异的遥感监测。关键词遥感监测

3、；湿地水质；特征光谱；估算模型中图分类号：TP722．4；S127文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000-0593(2010)03—0757—05引言湿地是重要的国土和自然资源，如同森林、耕地、海洋一样具有多种功能，享有“地球之肾”的美誉。湿地水环境包括水量和水质两方面[1]。湿地水苗对湿地形成、发育、演替甚至消亡全过程起重要作用。湿地水质则是对水体物理、化学、热量和生物特性的描述，包括水温、pH值、浊度、溶解氧、总氮、总磷、金属、有机污染物、叶绿素等[2]。随着社会经济发展和资源日益短缺，工农业

4、强度的加剧，近年来，湿地水体面积急剧下降，水体污染严重，显示出水体老化加剧、湿地退化的严峻形势[1]。因此，准确、快捷的水质监测对湿地水体保护显得极为重要。传统的水质监测是人工实地监测，在水域内定点定剖面，只能监测局部范围内水质情况，不能反映整体水质状况，难以反映污染源、污染物的迁移特征。水质遥感监测足通过研究水体反射光谱特征与水质参数浓度之间的关系，建立水质参数反演算法进行的，具有监测范围广、速度快和便于进行长期动态监测的优势。遥感监测水质从定性发展到定量，可通过遥感监测水质参数的种类也在增加Is]，如叶绿素a、悬浮

5、物(ss)、可溶性有机物(黄色物质IX)M)、水体透明度(SD)、混浊度、表面水温等H’5j。北京汉石桥湿地自然保护区是北京苇要的湿地之一，本文利用地面实测水体可见光近红外反射光谱曲线，确立了湿地水体中的几个主要水质参数特征光谱，并利用ASTER遥感数据建市反演模式，得到该湿地大面积水体目标水质参数值空间分布图，分析了其空问变异规律及原因，以寻找污染源分析及污染原因，旨在为汉石桥湿地保护提供参考信息。1研究区北京汉石桥湿地自然保护区位于北京东北部顺义区杨镇和李遂镇交界处，占地约1．5万亩，其核心区芦苇荡面积有1615h

6、mz(图1)。湿地位于潮白河冲积扇叶中部平原区，属于温带半湿润大陆季风气候，湿地所在地区的降水量适中，降水集中在6～8月，易形成地表径流，成为形成湿地的良好条件。该湿地属于潮白河水系，蔡家河是箭杆河的支流，流经汉石桥湿地，正常年份都有基流流入湿地，是汉石桥水域的主要来源。但是，汉石桥湿地地处京郊平原人口密度较大地区，人类活动与湿地之间几乎直接衔接，没有缓冲余地，最近住宅距离湿地边缘只有115nl，附近生活区排放污水，造成湿地水质恶化，使湿地生态功能和效益不断下降，所以恢复保护汉石桥湿地刻不容缓L6’7J。收稿日期：20

7、08-12—12。修订日期：2009-03—16基金项目：国家“十五”科技攻关计划项目(2004BA617804)和国家”十一五”科技支撑项目(2006BADIOA06-03，2006队B15805)资助作者简介：杜为静，1984年生，中国农业大学资源与环境学院硕士研究生*通讯联系人e-mail：edelweiss-bloom@163．com万方数据758光谱学与光谱分析第30卷Fig．1SampledistributionatHanShiqiao2样点布设与数据采集本研究使用的数据包括实验室测得水质参数数据、遥感数据

8、以及』￡他辅助数据。水质参数数据为2007年4月19日18个水体采样点的叶绿素a、悬浮物、总氮、总磷浓度值；遥感数据为2007年4月19日水体采样点光谱测镀I}}{线，2004年5月4日的ASTER遥感数据；辅助数据包括北京市土地利用现状图，汉石桥湿地规划现状图。2．1实地采样及室内水质测量为厂获取水质资料及光谱信息，2007年4