光譜二階微分波動指數的河道水質類型識別方法研究

李 瀾，田 華，季鐵梅，鞏彩蘭，胡 勇，王歆暉，何志杰

1. 中國科學院上海技術物理研究所，上海 200083 2. 中國科學院紅外探測與成像技術重點實驗室，上海 200083 3. 中國科學院大學，北京 100049 4. 上海市水文總站，上海 200232

引 言

城市河道是城市生態環境的重要組成部分，改革開放以來我國城市經濟快速發展，但也造成河道出現不同程度的污染[1-2]。城市河道水污染治理的前提和關鍵是水質狀況的實時監測； 目前水質監測方法以傳統采樣監測為主遙感監測為輔，傳統的水質監測通過實驗室化驗確定水質指標濃度再根據相關標準確定水質級別； 遙感監測方法是通過衛星、飛機、無人機等平臺搭載的傳感器獲取河道區域的遙感影像，再經過一系列處理分析建立水質參數與光譜反射率之間的定量關系，進而確定河道的水質級別。傳統采樣監測技術已較為成熟，但存在費時、費力、只能獲得斷面點位水質等不足。隨著遙感和高光譜技術的發展，可以準確、快速地獲取各種地物的各波段的光譜信息，國內外學者提出了眾多基于遙感反演水質參數進而判斷水質類型的研究方法[3-6]。王麗艷等使用MODIS數據反演了呼倫湖水體COD濃度并確定水質級別[7]。Wang等提出了一種綜合水質評價方法，并利用該方法反演了多個水質參數濃度[8]。但河道水質類別的劃分指標如溶解氧(DO)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)等不具有明顯的光學特性，通過遙感反演各水質指標進而判斷水質類型這類方法的局限性在于最終級別的識別精度受各個水質指標反演精度共同決定，單一指標反演精度不高必然整體識別精度低下，模型應用局限性大、泛化能力不強，適用性不足。……