湖库水质遥感和水动力水质模型数据同化理论方法研究

发布时间：2024-04-23 22:08

　　水是人类社会健康发展不可或缺的重要资源,伴随全球人口增加、经济发展和城市化进程加快,水环境问题日趋严重。对于水环境问题,观测分析和模型模拟是水环境管理中的重要手段。观测分析手段主要包括原位观测和遥感监测手段,原位观测虽然监测精度高,但耗时耗力,且只能获取点上的水质状况,监测频次有限,难以满足水环境动态管理的需求;遥感监测能够快速获取湖库水质的时空分布,越来越多地应用于湖库水环境的监测和管理,但水质遥感受遥感数据源的限制和水质遥感模型移植性的影响,监测频次同样有限。水动力水质模型是水环境管理的重要工具,可以获取时空连续的水质分布,但受模型参数、模型输入和模型结构等不确定性因素的影响,模拟精度有待提高。数据同化可以实现观测和模型模拟优势互补,利用同化算法可以将多源观测数据合理地融入水动力水质模型,校正模型模拟结果,同步更新模型参数,提升模型模拟精度和预测能力。本研究针对湖库水质遥感、水动力水质模拟和数据同化开展研究,改进水质遥感监测方法,同时开发高效的水动力水质模型,然后利用粒子滤波数据同化算法将水位和水质观测数据和水动力水质模型耦合,动态更新模型模拟结果和模型参数。研究取得主要成果如下:...

【文章页数】：169 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1光谱仪水面以上观测几何[82]

图2-1光谱仪水面以上观测几何[82]Fig.2-1Observedgeometryofspectrographabovewatersurfac空平台感是遥感监测的一种重要途径，传感器安装在飞机或者者气球的运动轨迹来获取地面遥感影像，解译地物信息

图3-1叶绿素a反演集合建模框架

（EntropyWeight，EW）、集对分析法（SetPairAnalysis，SPA）和贝叶斯模型平均方法（BayesianModelAveraging，BMA）确定叶绿素a浓度各反演模型权重；然后基于三种集合模型确定的各模型权重，利用博弈论确定各模型的综合权重。叶绿....

图3-3潘家口-大黑汀水库水质采样点分布图

水样遮光冷藏，采样结束后将水样运送至采用分光光度法进行测量，首先用醋酸纤维中萃取，再将萃取液放置冰箱中遮光冷藏24到水样叶绿素a浓度。剔除一个异常点，获图3-4）所示。

图3-4潘家口-大黑汀水库36个采样点处叶绿素a浓度Fig.3-4Chl-aconcentrationscollectedatthe36samplingstationsinPanjiakou-Daheiting

库36个采样点处水体遥感反射率如图3-5所示。潘家口曲线和典型内陆水体的遥感反射率曲线特征一致，由于60nm处的弱吸收以及悬浮颗粒物的反射作用，遥感在一个明显的反射峰；叶绿素a浓度对675nm波段附用，导致遥感反射率曲线在675nm处存在一个明显的吸个反射峰....

本文编号：3962820