下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
河口海岸作为地球上三大圈层（水圈、土壤圈和大气圈）的重要交汇区域，不仅是最为敏感、最为复杂、生物产量最为丰富的水生环境之一 [1] ，而且是人类重要的开发和生活场所 [2] （约60%的人口和80%的大城市集中于此，经济发达、人员密集），其生态环境的健康状况深刻而广泛地影响着社会和自然环境中的诸多方面。悬浮泥沙是最为显著的河口海岸水生生态环境影响要素 [3,4] ，其通过对太阳辐射的吸收、散射直接影响水体的光学性质如混浊度、透明度、水色等 [5,6] ，进而影响水生生态环境的初级生产力 [7] 。悬浮泥沙具有强烈的吸附作用，是多种营养盐分和污染物的重要载体，对地球生物化学过程产生着重要的影响 [8] ；河流作用下泥沙的运动变化是全球物质大循环的重要组成部分 [9] ，对地球物质循环特别是碳氮等生命化学元素循环具有重要的现实意义 [10,11] 。河口海岸悬浮泥沙含量不仅是通商贸易、交通运输、渔业生产等与河口海岸密切相关的经济生产活动十分关心的问题，而且也是沿岸区域规划、港口航道建设等社会环境可持续发展关注的重点 [12,13] 。精确高效监测水体悬浮泥沙含量、分析其时空变化特征，在河口海岸资源及生态环境的监测、评估、保护、持续开发与利用等多方面都具有重要的理论价值和现实意义，也能为相关领域、政府部门提供科学的参考和重要的决策依据 [14] 。
传统的站点式水体泥沙含量监测包括常规的水文站点记录分析、浮标观测记录和实地行船作业调查 [15] 。水文站点观测可以比较稳定、比较连续地获取数据，但水文站点的数量极为有限，并且只在河流近岸重要的空间位置上有分布；行船作业调查相对更加灵活，能采集任意感兴趣位置的数据，但耗时费力 [16] 、效率低下 [17] 。总之，站点式的泥沙监测受到诸多因素的制约只能获取空间上离散的数据，现势性、实时性较差 [18] ，难以满足大面积、连续观测的要求 [1,4,19,20] 。
基于物理模型、数值模拟和实验室分析的方法进行河口海岸区域悬浮泥沙含量及其动态变化相关研究，对传统水体悬浮泥沙研究是一种很好的补充和延伸 [21-25] ，但是，当前这类方法仍然难以模拟自然环境下的复杂情况 [26-30] 。
遥感是20世纪六七十年代逐渐形成的一门新兴交叉边缘学科 [31] 。以其独有的可对区域乃至全球进行多尺度重复观测、信息含量丰富等优势，遥感技术得到了迅速发展并广泛应用于全球变化、生态环境保护、资源开发利用、土地利用/土地覆盖、地理国情信息监测和经济社会可持续发展等诸多领域 [32,33] 。自此，河口海岸悬浮泥沙相关研究也得以大力发展，方法在不断创新，技术手段也得到持续改善。已从定性描述发展到定量分析，从室内试验扩展到野外实时采集，从瞬时、局部制图发展到时序、大区域推演，已在多方面取得了富有成效的结果。但是，既有悬浮泥沙遥感研究多致力于定量反演模型的建立和精度提高，并且多数模型在应用时区域性和季节性特点显著、普适性不高；适用于多个河口海岸、悬浮泥沙高度分异的定量遥感模型相对较少 [34,35] 。此外，当前研究关注的重点多集中在少数著名大河、湖泊和海湾，其数据来源各异，时间上大多为历史状态，研究当前的，尤其是对未来预测预报工作鲜有报道 [30] 。
因此，本书研究尝试建立一个精度高、鲁棒性好的悬浮泥沙定量遥感模型，并结合基于长时序列遥感影像数据、现场实测数据、气象数据、基础地理信息数据等相关数据，以期分析河口海岸区域悬浮泥沙的空间格局和长时间序列变化特征，理解、把握其时空演变规律，探索其影响因素及作用机制及强度，为河口海岸资源及生态环境的监测和保护、生物多样性保护、全球物质循环、全球变化和可持续发展等方面提供科技支撑和决策依据。