ASD | ASD FieldSpec 4光譜儀在珠江河口懸浮沉積物濃度反演上的應(yīng)用
監(jiān)測(cè)和量化河口（如珠江河口（PRE））懸浮沉積物濃度（SSC）可為環(huán)境過(guò)程、水文建設(shè)和航行提供重要信息。傳統(tǒng)上基于原位測(cè)量進(jìn)行SSC制圖缺乏詳細(xì)分析時(shí)所需的空間覆蓋范圍。而以往的許多研究表明，基于衛(wèi)星圖像可以在適當(dāng)尺度上有效監(jiān)測(cè)大型河口區(qū)域SSC格局及變化。然而，單個(gè)傳感器獲得的衛(wèi)星圖像通常無(wú)法保證用于大空間尺度或長(zhǎng)期研究，利用多源衛(wèi)星圖像進(jìn)行SSC反演在學(xué)術(shù)界越來(lái)越受歡迎。而就反演方法而言，目前仍廣泛使用基于線性回歸和多因素統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)分析方法，而主成分分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也是提高精度的有效替代方法。而在小型水體中低SSC預(yù)測(cè)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。
基于此，在本研究中，一組研究團(tuán)隊(duì)以珠江河口為研究區(qū)域，基于原位光譜數(shù)據(jù)（ASD FieldSpec 4光譜儀）和SSC測(cè)量，輔助以環(huán)境信息，例如經(jīng)度、維度、風(fēng)速和其它大氣環(huán)境因子，并基于Landsat TM/OLI和Sentinel-2圖像開(kāi)發(fā)模型以量化SSC。通過(guò)均方根誤差（RMSE）和相對(duì)誤差（RE）評(píng)估模型的性能。最后通過(guò)所開(kāi)發(fā)的模型進(jìn)行珠江河口1986-2020年SSC分布制圖。本研究主要目標(biāo)為：（1）調(diào)查PRE SSC分布的空間格局；（2）探索過(guò)去25年SSC的時(shí)空變化；（3）分析SSC變化的影響因素及其與人類活動(dòng)的關(guān)系。
【結(jié)果】
2020年7月22日和12月20日原位收集的光譜反射率曲線。
從Landsat-8 OLI提取的SSC多年平均值的空間分布。（A-H）是根據(jù)SSC分布選擇的八個(gè)主要監(jiān)測(cè)地點(diǎn)。
基于Landsat TM/OLI和Sentinel圖像，1986-2020年期間SSC的長(zhǎng)期變化（左）；基于M-K檢驗(yàn)，長(zhǎng)期SSC變化的Z統(tǒng)計(jì)分布（右）。
站點(diǎn)A、B、G和H的SSC時(shí)間變化趨勢(shì)。
【結(jié)論】
珠江河口懸浮沉積物濃度（SSC）在時(shí)空分布上表現(xiàn)出典型的周期性變化。其空間分布呈現(xiàn)西海岸高，東海岸低的趨勢(shì)。過(guò)去的35年，在大多數(shù)珠江河口地區(qū)，SSC具有明顯下降趨勢(shì)，下降程度因地區(qū)而異，有待進(jìn)一步調(diào)查研究。在河口管理、海岸保護(hù)以及河口沉積物可持續(xù)性的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義方面，應(yīng)更加關(guān)注SSC下降的情況。珠江流域輸沙量減少是SSC變化的主要原因。然而，自然因素如風(fēng)速是調(diào)節(jié)珠江河口SSC空間格局的可能原因。人類活動(dòng)，如疏浚和人工設(shè)施建設(shè)會(huì)擾亂SSC空間分布。未來(lái)，在SSC顯著下降的地區(qū)，例如淇澳島和內(nèi)伶仃島之間的地區(qū)以及西海岸的高SSC分布地區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)沉積物可持續(xù)管理。
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