基于MODIES影像的蓝藻的提取与研究本科毕业论文

资料,对所获取的时间段的影像进行比值运算,并对比值运算得到结果进行统计分析,对于本次对于太湖蓝藻水华爆发的研究,本文将采用0.8-1.0作为太湖水域蓝藻提取的阙值。

2.5蓝藻覆盖区域爆发强度的计算

为了能够更为精确的形容表达太湖蓝藻水华现象爆发的情况,本次研究将引入描述蓝藻水华情况的新概念“蓝藻水华爆发强度”,其计算公式为:

蓝藻水华暴发强率?蓝藻水华爆发面积/太湖湖体总面积 (2) 蓝藻水华的爆发面积是指太湖水域的某个研究分区内出现水华的面积,亦即蓝藻水华在遥感图像上的阙值大于0.8以上的范围,太湖湖区的总面积就是指所选择的研究区除了长有水生植物的东太湖及相关区域的所有分区的面积之和。提出“蓝藻水华爆发强度”的概念更形象具体的揭示了太湖水域蓝藻爆发的具体情况,有助于得出更为可靠的分析结果,提供给有关部门更为有用的蓝藻治理方面的信息。

3 蓝藻水华现象爆发的时空分布规律

3.1 太湖蓝藻水华发生风险性的估算

传统的地面调查监测是过去对太湖水域蓝藻水华现象进行监测的主要方法之一,随着遥感技术的不断成熟与一系列遥感图像处理软件功能的一步步强大,类似于这种传统的地面调查监测方法用于太湖蓝藻水华现象的研究既费时费力并且还缺乏宏观性和可靠性。与现代的高新技术完全不相符,所得的研究结果也只能用于特定的问题分析提供帮助,并不能解决现代社会经济建设的需要。

传统的方法研究太湖各区域发生蓝藻水华现象主要是通过在天气正常(无云)的情况下依次获得太湖监测区域每天的遥感影像,然后将从这些影像上得出的数据汇聚出蓝藻聚集发生区域状况,再根据ARCGIS提供的统计功能,对这些连续监测的数据予以统计处理,从而推断出太湖蓝藻水华发生的规律。而本文研究将提出新的一个概念“蓝藻水华发生频率指数F”,其频率指数计算公式为: F?t/T?100% (3)

在以上公式中,T表示遥感卫星在对该研究区域所进行有效监测的总天数,t是指在这些有效监测天数内,能够获得太湖某一湖区累计遥感监测到蓝藻水华聚集现象的监测天数,其两者的比值即为蓝藻水华的发生频率F,也即:该区域在该时间段范畴内发生蓝藻水华的暴发频率(暴发频率的高低表明在这一地区实施的连续每日遥感监测中监测到蓝藻聚集现象的多少,该频率即代表该地区的蓝藻聚集成灾风险。频率大则说明这个地区的蓝藻水华爆发现象严重,频率越小,则说明这个地区的蓝藻水华现象越不严重)。按照这种统计方法,根据太湖的分区,对所监测区域监测到的太湖蓝藻水华进行分区统计(如表3所示)就可以大致太湖各区域蓝藻水华发生概率分布,从而为太湖蓝藻水华现象预警提供决策支持。总体来看2002-2007年太湖蓝藻的预警重点在于西部沿岸区尤其是宜兴沿岸。

表3 2013年太湖各湖区水华重点关注区域

湖区 竺山湖 梅梁湖 贡湖 西部沿岸区 湖心区 东部沿岸区

水华重点关注区域 湖心部分 东部沿岸 西部区域 宜兴沿岸为重点区域 西北区域 西部接近于湖心区区域

南部沿岸区 东太湖

西部区域 (已定义为剔除区) 注:风险性排序为:东太湖<东部沿岸区<南部沿岸区<竺山湖<湖心区<梅梁湖<西部沿岸区。

3.2蓝藻覆盖区域水华等级的划分

蓝藻水华的等级划分包括两方面的内容,第一方面是蓝藻水华暴发强度的等级划分,另一方面是蓝藻水华密度的等级划分。按照蓝藻水华暴发强度由小到大的顺序,分为4个等级(如表4所示)。

表4 蓝藻覆盖区域水华等级的划分

等级 蓝藻水华爆发强度/% 描述 一级 1-4 出现零星的水华现象 二级 4-16 形成一定的蓝藻水华聚集带 三级 16-35 蓝藻水华形成局部的聚集面 四级 >35 蓝藻形成较大区域的聚集面 3.3 蓝藻水华爆发频次空间分布规律

参考本次研究上文简述蓝藻提取的方法,辅以NDVI软件功能提取出的太湖蓝藻水华单日暴发的区域,制作出2002~2007年各月份蓝藻水华暴发频次空间分布图及总频次图(图4、图5)。

图4.1 2002太湖蓝藻爆发总频数 图4.2 2003年太湖蓝藻爆发频数 图4.3 2004年太湖蓝藻爆发频数 图4.4 2005年太湖蓝藻爆发频数 图4.5 2006年太湖蓝藻爆发频数

图4.6 2007年太湖蓝藻爆发频数

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