科技日報記者 楊侖

　　近日，記者從中國科學(xué)院東北地理與生態(tài)研究所了解到，該所在水體總懸浮顆粒物光譜預測研究中取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《Journal of Environmental Management》上，中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所王翔博士為第一作者，宋開(kāi)山研究員為通訊作者。

　　據介紹，良好的水質(zhì)是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的關(guān)鍵，總懸浮顆粒物(TSM)是一個(gè)關(guān)鍵的水質(zhì)參數，可以影響水的透明度、真光層深度和初級生產(chǎn)者，與水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題息息相關(guān)。傳統的水體TSM研究主要通過(guò)大量的野外調查，費時(shí)費力。與傳統的TSM分析相比，光譜和遙感技術(shù)在水體TSM估算研究中具有很大的優(yōu)勢。

　　任何基于衛星影像的遙感估算都需要光譜特征分析，光譜研究是遙感制圖的基礎。針對TSM的遙感估算研究已有很多，大多都是以單波段或波段運算構建的經(jīng)驗模型。光譜微分技術(shù)也被廣泛應用于水質(zhì)參數的預測，但都是一階微分或二階微分的整數階微分。盡管整數階微分被應用于多個(gè)領(lǐng)域，但也會(huì )導致一些光譜信息丟失和噪聲放大。

　　本研究以從全國103個(gè)湖泊水庫采集的392個(gè)水體樣本光譜數據為研究對象，在光譜微分技術(shù)可以有效預測TSM的基礎上，嘗試使用以0.25階為增量的分數階微分技術(shù)構建TSM預測模型，可以彌補整數階微分的缺點(diǎn)，在任意階擴展，從而捕捉到更多的光譜變化信息。研究表明，分數階微分增強了對TSM響應的500-600nm和800nm處的光譜特征;分數階微分也提高了TSM與光譜信息的相關(guān)性;并且分數階微分提高了模型的預測能力，0.5階至1.25階的預測精度較高。本研究可為其他水質(zhì)參數預測和基于高光譜影像的水質(zhì)參數制圖提供參考。

　　該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項目和國家自然科學(xué)基金項目共同資助。

責任編輯： 何沛蓯