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)境過程、水文建設(shè)和航行提供重要信息。傳統(tǒng)上基于原位測量進行SSC制圖缺乏詳細分析時所需的空間覆蓋范圍。而以往的許多研究表明，基于衛(wèi)星圖像可以在適當尺度上有效監(jiān)測大型河口區(qū)域SSC格局及變化。然而，單個傳感器獲得的衛(wèi)星圖像通常無法保證用于大空間尺度或長期研究，利用多源衛(wèi)星圖像進行SSC反演在學術(shù)界越來越受歡迎。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)計的經(jīng)驗分析方法，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)測仍是一個挑戰(zhàn)。
 

基于此，在本研究中，一組研究團隊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測量，輔助以環(huán)境信息，例如經(jīng)度、維度、風速和其它大氣環(huán)境因子，并基于Landsat TM/OLI和Sentinel-2圖像開發(fā)模型以量化SSC。通過均方根誤差（RMSE）和相對誤差（RE）評估模型的性能。最后通過所開發(fā)的模型進行珠江河口1986-2020年SSC分布制圖。本研究主要目標為：（1）調(diào)查PRE SSC分布的空間格局；（2）探索過去25年SSC的時空變化；（3）分析SSC變化的影響因素及其與人類活動的關(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分布選擇的八個主要監(jiān)測地點。

基于Landsat TM/OLI和Sentinel圖像，1986-2020年期間SSC的長期變化（左）；基于M-K檢驗，長期SSC變化的Z統(tǒng)計分布（右）。
 

站點A、B、G和H的SSC時間變化趨勢。

【結(jié)論】

珠江河口懸浮沉積物濃度（SSC）在時空分布上表現(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。過去的35年，在大多數(shù)珠江河口地區(qū)，SSC具有明顯下降趨勢，下降程度因地區(qū)而異，有待進一步調(diào)查研究。在河口管理、海岸保護以及河口沉積物可持續(xù)性的經(jīng)濟和環(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，自然因素如風速是調(diào)節(jié)珠江河口SSC空間格局的可能原因。人類活動，如疏浚和人工設(shè)施建設(shè)會擾亂SSC空間分布。未來，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)加強沉積物可持續(xù)管理。
 

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