基于星地联合观测的高动态变化湖泊水环境时空采样方法研究

基本信息
批准号:41701379
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:李建
学科分类:
依托单位:武汉大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈莉琼,韩杏杏,梁栋,杨尚波,李婷婷,张辰,李海军
关键词:
鄱阳湖时空变异多源遥感观测采样方法水色遥感
结项摘要

Optimal sampling strategy is of crucial importance for high-precision monitoring and predicting of earth surface parameters, for instance, of water quality monitoring of inland lakes. And as the key component of earth observation network, scientific and efficient field sampling is the key for remote sensing modeling and products validation. Lack of prior knowledge for earth surface processes, subjective methods based on experts’experience are excessively adopted for field sampling. Taking Poyang Lake as a typical research region for its high spatio-temporal dynamic properties, multi-source satellite–ground joint data are adopted for spatio-temporal pattern analysis as prior knowledge, this project aims to: 1) cross-calibration of multi-source data and products, and develop a method for spatio-temporal pattern mining of suspended particulate matter in high dynamic waters using time series data, which takes both the spatial and temporal dimensions into account simultaneously, and to build the spatio-temporal prior knowledge of suspended particulate matter patterns; 2) analysis the scale pattern of the of the high dynamic suspended particulate matter,as well as the scale uncertainties for multi-scale sampling, and to establish the quantitative relation between sampling scales and spatio-temporal variations; 3) build a quantitative assessment index for spatio-temporal representativeness of field sampling, and to explore a method for optimal sampling strategy, including number of samples, spatial distribution of samples, sampling times and intervals, using spatio-temporal information from multi-source observation. This research will provide method for objective sampling of environment monitoring and remote sensing modeling/validation, and basis for ocean color remote sensing.

科学、高效的地面采样是优化资源配置,提高地表环境观测、预测和决策水平的前提,同时是定量遥感建模和产品验证等的关键。本研究针对高动态变化湖泊水环境监测的采样方法问题,选择时空变异特性显著的鄱阳湖为典型研究区域,以多源多尺度的星地联合观测数据为基础,拟1)开展多源观测数据和产品的归一化校正,研究鄱阳湖悬浮颗粒物时空变化规律提取和分区方法,构建悬浮颗粒物时空变异特征先验知识;2)解析悬浮颗粒物观测的时空尺度效应,分析时空变异影响下的地面采样不确定性,量化采样时空尺度变化对采样观测误差的影响关系;3) 建立采样有效性定量评价指标, 评估传统采样方法的观测精度,研究时空先验知识辅助的悬浮颗粒物采样方法(采样布局、采样数量、采样时间及频次) 。本研究可解决传统采样方法依赖主观经验的问题,为客观的环境监测采样、遥感地面建模验证等提供科学依据,为提高水环境监测能力,完善水色定量遥感方法体系提供理论基础。

项目摘要

针对高动态变化的湖泊水环境采样问题,以时空变化特性显著的我国第一大淡水湖—鄱阳湖为典型研究区域,利用多源多尺度遥感数据和地面观测数据:(1) 提出了一种考虑BRDF效应的多源遥感数据辐射交叉定标及归一化处理技术,可显著降低辐射定标的不确定性影响,多源卫星遥感产品的不一致性降低到5%以下;(2) 提出了一种基于优化估计的辐射定标-大气校正-水质参数耦合反演模型,悬浮物定量遥感产品的平均相对误差降低为15%左右;(3)开展了基于时序多源遥感数据的悬浮物时空规律及影响因素分析研究,解析了降雨、风、人类活动等因素对近岸水体悬浮物的影响机理;(4)定量结算了观测时空尺度对悬浮物观测的不确定性影响,结果表明针对悬浮泥沙日内变化的应用和研究,建议观测频次为每天4次或以上,当月均观测覆盖率提高到30%,观测误差可降低到20%左右;(5)实现了一种基于随机过程模拟的考虑时空变异特性先验知识的湖泊悬浮颗粒物采样方法,通过利用SSA优化采样位置,全湖悬浮物估算误差比系统采样和分层采样平均降低了18.11%和29.34%。遥感作为一种理想的手段,显示出巨大的潜力,可以提供空间上连续和全面的数据,作为有效的采样设计的先验知识。随着更多的卫星数据,遥感的能力得到了扩展。利用这些数据,通过评价现有监测站对水质的反映,或在今后的研究和日常监测中优化新的取样网络,水质监测的取样设计可以更加精确和有效。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020

李建的其他基金

批准号:31900593
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40705025
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51902315
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91637210
批准年份:2016
资助金额:300.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61772297
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30672740
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:61202009
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11703044
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71001053
批准年份:2010
资助金额:17.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21402226
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500657
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801097
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601093
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11074205
批准年份:2010
资助金额:45.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高动态情形下基于X射线脉冲星异步观测的导航方法研究

批准号:61703131
批准年份:2017
负责人:薛梦凡
学科分类:F0303
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

北极植被-气候变化的星地集成观测和分析

批准号:41176168
批准年份:2011
负责人:贾根锁
学科分类:D0615
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
3

星-地联合的冬小麦区域干旱监测方法研究

批准号:41371410
批准年份:2013
负责人:王培娟
学科分类:D0113
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
4

基于星地协同的水文传感网时空覆盖优化布局方法研究

批准号:41701453
批准年份:2017
负责人:王珂
学科分类:D0114
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目