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水力发电学报 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (5): 13-23.doi: 10.11660/slfdxb.20240502
摘要: 湖泊营养状态直接反映了水环境质量,但在复杂环境因素影响下,全面且准确评估大型湖泊的营养状态是一项挑战。为应对这一难题,综合运用卫星遥感数据和现场实测数据等多源信息,并采用光谱曲线和四分位距原则(IQR)清洗数据异常值,以反演湖泊营养状态表征指标:叶绿素a浓度(Chl-a)和营养状态指数(TSI)。通过统计分析选取关键环境因子,包括pH、温度(T)、平均风速(AWS)和含沙量(SC),基于反向传输神经网络(BP-NN)和麻雀搜索算法(SSA)构建营养状态反演模型SSA-BP-NN。结果表明:基于BP-NN模型的Chl-a和TSI反演精度分别为0.843和0.834,而经SSA算法优化后,二者反演精度提高至0.918和0.936。以洪泽湖为例,运用该模型阐明了大型湖泊营养状态的时空分布特性,即西、北部湖区高于东部湖区。此外,栅格点数据分析表明Chl-a和TSI具有较强的相关性,且TSI的变化范围更稳定。水华因其高度瞬态性而复杂,TSI作为综合性指标可反映水体富营养化的基本情况,为水华风险预警提供背景参考。本研究表明,通过引入与湖泊营养状态相关性较强的环境因子,可以显著提升遥感反演模型评估精度,为大型湖泊生态系统健康状况评估和风险预警提供参考。
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