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1、开题报告本文源码索取，请联系qq：68661508一、 研究的目的和意义水资源是人类赖以生存和发展的基本要素之一，地球上的水资源虽然总量有限，但是可以循环利用。然而水资源却极易受到污染，并且是污染物的载体，能导致污染物的扩散与蔓延。随着我国经济的稳步发展，水污染问题也变得日益严重。水质监测是水质评价与水污染防治的主要依据。随着水体污染问题的日渐严重，水质监测成为经济社会可持续发展必须解决的重大问题，尤其是内陆水体，因为其水质影响到国民生产和人们的生活用水，准确、快捷的水质监测显得尤为重要。充足、优质的水资源是21世纪可持续发展战略实施的重要保障。随着社会经济的发展，水在国民经济和社会发展中的地
2、位和作用越来越突出。内陆水体中的悬浮物含量(SS：Suspended Sediment)是重要的水质参数之一， SS不仅可以作为污染物的示踪剂，其含沙量的多少直接影响水体透明度、浑浊度、水色等光学性质，也影响水生生态条件和河口海岸带冲淤变化过程，对近岸工程、港口航道建设等都具有重要的意义，是了解和管理海岸信息的重要依据。遥感监测内陆水体悬浮物含量是通过研究水体反射光谱特征与悬浮物含量之间的关系，并建立悬浮物反演算法的基础上进行的。近年来随着高光谱技术的发展，许多学者进行了悬浮物光谱特征和利用成像光谱仪监测内陆水悬浮物含量的研究，并取得较大的进展。本研究的目的就是利用地物光谱仪测量水体的光谱反射
3、率，数据存储入SQL数据库中，用VC编程软件进行分析，并在分析光谱反射率与同步水体悬浮物含量关系的基础上，利用统计方法建立悬浮物含量的反演算法，为将来利用成像光谱仪数据估算我国内陆水体悬浮物含量提供参考。二、分析国内外现状和发展趋势早在20世纪70年代初LandSat 1刚刚发射成功，Klemas等提出了用MSS遥感数据估算特拉华湾(Delawane Bay)SS含量的统计模型。随后许多学者提出了不同模型来模拟SS与遥感数据的关系，尤其在利用NOAAAVHRR来获取SS的含量方面作了大量的工作。但其1.1km的分辨率对河口海岸带区域来说显得太粗糙，而TM 数据30m的分辨率具有较大的优势。黎夏
4、推导出一个统一式，其形式包含了Gordon表达式和负指数关系式：（1） Gordon关系式为R=C+S/(A+BS)，式中R为水面光谱反射率S为含沙量ABC为系数它是根据准单散射近似公式得到，在实际应用中用得不多但较有名适用区间包括低含沙量和高含沙量区；（2） 负指数关系式为R=A+B(1-e-DS)或ln(D-L)=A+BS，式中R为水面光谱反射率S为含沙量L为亮度值ABD为系数各常数项均由与水层内的光学性质，和悬浮颗粒粒径有关的参数构成较难准确表达高含沙量区的高阶变化。利用TM数据，该式被应用于珠江口SS的遥感定量分析中。Tassan对海岸带SS、叶绿素、黄色物质的卫星遥感信息提取进行了深
5、入的研究。国内对陆地水体的遥感研究从单纯的水域识别发展到对水质参数进行遥感监测、制图和预测。随着对物质光谱特征研究的深入、算法的改进以及遥感技术本身的不断革新，遥感监测水质从定性发展到定量，且可通过遥感预测的水质参数种类逐渐增加，包括悬浮颗粒物、水体透明度、叶绿素a浓度以及溶解性有机物、水中入射与出射光的垂直衰减系数，和一些综合污染指标如营养状态指数等。数据库技术是现代计算机技术中的一个重要的组成部分,是人们处理数据的有效的工具。计算机的应用技术也已从用户模式逐步向客户机/ 服务器网络模式发展,企事业单位对于一些数据库资源共享、数据的集中处理与分布式处理要求越来越高,而Microsoft 的S
6、QL Server 作为一个优秀的大型关系型数据库管理系统(DBMS) ,已成为许多数据库应用程序首选的数据存储和检索的后台支持,同时VisualC+ + 6. 0 作为前台开发工具,具有对数据库应用支持全面,访问速度快,占用资源少等优点,并且广泛应用于基于数据库应用程序中。 光谱库是存储各类地物的数据库。地面或大气光谱库的建立对于成像光谱仪的应用来说是十分重要的，也是十分费时和费力的。一旦建立了光谱库，我们就能够从图像立方体中提取出光谱曲线并根据其光谱特性与光谱库中检索到的类似的光谱做匹配处理，找到最接近的光谱，达到像元分类的目的;同时也为地物光谱重建及重建光谱的比较分析提供了依据。光谱库资
7、料来自实验室或现场光谱测量数据，这些数据应折算到某成像光谱仪的特定波段(光谱重采样)。美国 USGS(国家地质调查局)和 JPL (NASA)有内容丰富的光谱库。此外，成像光谱仪或地面光谱仪可以用于测量地面或大气光谱，可以丰富波谱库。VC+是可视化、面向对象的开发工具，其具有逻辑概念深刻清楚，结构井然，与Windows编程结合紧密的特点。在VC+，Delphi，VB几种开发平台中VC+是最灵活，功能最强大的，也是最难用好的。VC+特别适宜编写系统软件，大型的对数据实时性和稳定性要求高控制软件。开放式数据库连接(ODBC)是一个调用级接口，VC+等通过ODBC数据源，与SQL、Access等数据
8、库通信，可开发用数据库存储各种数据表格的第三方数据库管理系统。SQL Server 2000是中型数据库，满足中小型企业对数据与信息的存储要求。三、主要研究目标，实现的途径及技术路线主要的研究目标：(1)利用遥感方法进行水质监测的基础工作是建立不同污染物含量水体的特征光谱，并由特征光谱比较推算待研究水体的污染物质含量。水体中悬浮物质可能泥沙进行模拟，所以可较方便地对水体中悬浮物的浓度进行控制。(2)在实验室条件下，将待测纯水中加入不同含量的泥沙，形成不同悬浮物的浓度的水体，测量其光谱特征，得到典型浓度的光谱特征。(3)要求利用SQL Server 2000建立光谱库，熟悉SQL语言的使用，能够
9、将在大量数据存入数据库中。(4)有了光谱库数据后，要求利用VC开发，后台用SQL Server 2000数据库保存光谱数据和相关辅助参数来分析光谱数据。(5)对未知浮物浓度的水体，可由其特征光谱利用多种方法和标准光谱相比较，从而反演得出水体悬浮物含量，要求采用VC编程实现。实现的途径和主要技术路线：(1) 在实验室条件下，将待测纯水中加入不同含量的泥沙，形成不同悬浮物的浓度的水体，测量其光谱特征，得到典型浓度的光谱特征。(2) 用SQL Server 2000建立一个数据库，主要用来存储不同含量悬浮物的浓度水体的相关信息和不同含量悬浮物的浓度水体的光谱数据,以及其它的一些数据。(3) 把获得到
10、的悬浮物水体的光谱特征数据导入上面已经建好的数据库中，最好用VC编程实现数据的导入。(4)采用VC+6.0编程语言来实现相关功能，利用ODBC 驱动程序来与SQL Server数据库进行连接，进行数据的读取写入。(5)用VC编程实现不同含量悬浮物的浓度的光谱特征曲线的显示，显示其它的一些相关信息。(6)模拟一条光谱特征曲线，用VC编程实现从SQL Server数据库中调入数据进行匹配，看是否存在相关的数据与之符合。(7)利用光谱数据和标准光谱相比较进行反演，推出当前光谱数据的相关光谱信息，从而获取水体悬浮物含量。四、工作的主要阶段，进度及完成时间：第一阶段（1 4周）：收集资料,理论学习第二阶
11、段（5 7周）：熟悉VC开发环境和SQL Server 2000数据库,实验，收集光谱资料第三阶段（8 10周）：完成软件开发工作第四阶段（1116周）：撰写论文,答辩27目 录摘 要I第一章 引 言11.1研究背景简介11.2国内外研究现状21.3水质遥感监测原理及方法31.4本文研究的意义4第二章 实验的整体过程及泥沙模型建立和结果分析52.1 地面光谱分析仪的简介及使用方法52.2实验目的和原理72.3光谱数据的采集方案7第三章 光谱数据库的设计与分析83.1数据库简介83.2光谱数据库设计93.3光谱数据库设计分析11第四章 光谱数据处理124.1数据存储处理124.2数据图像显示及分
12、析16第五章 光谱数据反演205.1数据反演原理方法205.2数据反演结果分析22结 论266.1 研究进展266.2 研究的不足之处266.3 研究的展望26参考文献27致 谢28摘 要本文在制定了水体光谱信息采集的测量规范后，对水槽中的不同浓度含沙水体的反射光谱特征进行了采集和分析。根据已建立的一个光谱数据库管理系统, 详细探讨了光谱数据库系统的数据规范、结构设计、功能组成等关键技术问题。再将光谱数据存储到光谱数据库中，进行光谱曲线的显示分析。在光谱数据库的基础上再进行光谱数据的反演工作，使未知浓度的水体跟已知类别分析比较从而得到正确的类别信息。关键词：悬浮泥沙；地物光谱；光谱库；光谱匹配
13、；光谱数据反演AbstractThis article which has formulated the water body spectrum information gathering survey standard, contains that different sand density in water reflected spectrum characteristic on gathering and the analysis. According to a spectrum database management system which has already establis
14、hed, this article discusses the spectrum database system data standard, the structural design, the function composition and so on in detail. After the above function we can storage the spectrum data into the spectrum database and carries on the spectrum curve into the demonstration analysis. Based o
15、n the spectrum database inversion work, it enables the unknown sand density of the water to obtain the correct category information with the known category analysis comparison.Keywords: Suspended sand; Spectral features; Spectrum Database; Spectrum match; Spectrum data inversion第一章 引 言1.1研究背景简介水是自然环
16、境中一个重要的因子，水的质量直接关系到人类以及自然环境的生存与发展。地球上的水资源总量有限，而且水资源极易受到污染，进一步能导致污染物的扩散与蔓延。随着我国经济的发展，水污染问题也变得日益严重，影响到了人类的生存和发展。水体中悬浮物的含量是重要的水质参数，尤其是悬浮泥沙的含量大小直接影响水体的透明度、混浊度和水色等光学性质，也影响水体的生态条件和河道、海岸带冲淤变化过程，因此悬浮泥沙含量的调查对河流、海岸带的水质、地貌、生态、环境的研究以及海岸工程、港口建设等具有重要的意义。常规的调查方法是用船逐点采样、分析，调查速度慢、周期长，且只能获得在时间、空间分布上都很离散的少量点的数据，而河流、海岸
17、带地区水流情况复杂多变，悬浮泥沙含量的时间变化率很大，这种在时空分布上很离散的采样数据，对比精度很差，使研究者难于对大面积水域悬浮泥沙含量的分布和变化有连续性的、同步的准确认识。卫星遥感技术的发展使这一状况得到了彻底的改观。遥感具有大尺度快速同步的特点，所获得的水体悬浮物影像，都是在几秒至几十秒，或更短的时间内“瞬时同步”扫描或摄制的。这种瞬时同步影像，对于研究水面悬浮泥沙的输移和沉降，是非常直观和有用的资料。采用遥感定量技术能迅速地获得大面积水域悬浮物质含量的资料，瞬间同步性好，重复获取数据周期短，能有效地监测悬浮泥沙含量分布和动态变化，克服了常规方法的不足，具有十分重要的研究价值。遥感技术
18、作为一种区域性水环境调查和监测手段，日益受到重视，北美和欧洲的一些国家早已开展了利用航空遥感数据监测湖泊群内叶绿素分布的研究，为水质监测提供了一种有效的技术手段。水质遥感监测是通过研究水体反射光谱特征与水质参数浓度之间的关系，建立水质参数反演算法进行的，具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测的优势，并且还能发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物迁移特征，与常规方法相比，具有不可替代的优越性。比较而言，早期的人工水质监测未能克服本身的缺点，而具有较大的应用局限性。遥感监测水质的方法能从丰富的地面、航空和航天遥感数中获取大面积、长期和迅速的水质信息，成为监测内陆湖泊、水库等水体质量
19、的有效和重要手段。由于不同的地物具有不同的光谱特征，这已成为利用高光谱遥感数据认识和识别地物、提取地表信息的主要思想和手段。光谱数据库是由高光谱成像光谱仪或野外光谱仪在一定条件下测得的各类地物反射光谱数据的集合,对准确地解译遥感图像信息、快速地实现未知地物的匹配、提高遥感分类识别水平起着至关重要的作用。因此,建立地物光谱数据库，运用先进的计算机技术来保存、管理和分析这些信息，是提高遥感信息的分析处理水平并使其得到高效、合理应用的途径，并给人们认识、识别及匹配地物提供了基础。为了建立一个高效实用的高光谱遥感数据库系统，这里我们详细探讨了光谱数据库系统的数据规范、结构设计、功能组成等关键技术问题。
20、1.2国内外研究现状1.2.1多光谱遥感卫星的发展和现状自1972年美国发射的第一颗地球资源卫星(LandSat-1)投入使用后，遥感在对地观测中的作用越来越显著，遥感实现了从单波段、单极化走向多波段、多极化、多时相、多模式发展。随着波谱分辨率与地面分辨率的不断提高，遥感在各个领域得到了广泛的应用。早在LandSat-1刚刚发射成功，Weisblatt EA和Yarger H.L.等就提出了用LandSat-1 MSS遥感数据定量计算水体悬浮泥沙含量的统计模型，这无疑是最早采用陆地卫星影像进行的遥感定量工作之一，此后很多学者在这方面进行了很多实验，采用的遥感传感器有MSS、TM、AVHRR和C
21、ZCS等，采用的方法有相关分析、回归分析等方法。Klemas等人提出了用MSS遥感数据估算特拉华湾(Delawane Bay)SS含量的统计模型。随后许多学者提出了不同模型来模拟SS与遥感数据的关系，尤其在利用NOAA/AVHRR来获取SS的含量方面作了大量的工作。但其1.1km的分辨率对河口海岸带区域来说显得太粗糙，而TM 数据30m的分辨率具有较大的优势。我国一些研究者从20世纪八十年代初期开始在沿海地区进行悬浮泥沙遥感定量研究，基于信息源及研究手段的限制，绝大部分利用陆地卫星(MSS， TM，SPOT)和气象卫星(NOAA)多时相遥感图像，根据特定区域的现场实测资料(与卫星同步或准同步)
22、建立统计相关关系，提出了含沙水体反射率或反射函数f(R)概念。通过理论计算、含沙水体光谱发射率实验测试及现场同步测量数据验证相结合的方法，分别获取了二种不同信息源的悬浮泥沙遥感定量模式。1986-1990年“七五”国家科技攻关期间，国家海洋局第一海洋研究所以长江口及黄河口含沙水体为研究对象，以海洋光学理论为基础，以实验室和现场测量为手段，着重讨论含沙水体的固有光学性质、反射率波谱特征和最佳遥感波段，在此基础上提出适合于我国河口高浓度含沙水体遥感定量模式和基本算法。 目前，我国内陆水体水质监测分为直接和间接两种方法。直接法就是对要监测的湖泊采集水样，然后在实验室进行水质分析。根据分析数据，采用单
23、一参数评价指数法或多参数的综合评价法进行评价。该方法虽然能对众多的水质指标做出精确的分析和评价，但是费时费力，不经济；而且水样采集和分析的数量很有限，对于整个水体而言，这些测点数据只具有局部和典型的代表意义。间接法常见的是利用遥感的技术和方法来监测水体水质，即水质遥感监测方法。目前常用的内陆水体水质遥感监测是基于经验、统计分析或水质参数光谱特征选择遥感波段数据与地面实测水质参数数据进行统计分析，建立水质参数反演算法实现的。总之，国内外对遥感反演泥沙含量已经做了很多的研究工作，但是如何建立一种通用模式，如何进一步提高模式的精度，则是很多遥感工作者仍在潜心研究的问题。目前大部分研究是基于对卫星图像
24、的灰度值和准同步的悬浮泥沙之间进行回归分析建立定量关系，该方法还存在一些不足；一、图像的灰度值并不能真实的代表水体信息，没有考虑大气等因素对图像的影响；二，图像与悬浮泥沙资料不同步，大大降低了模型的可靠性。要有效的利用卫星遥感提取悬浮泥沙的有关信息，就必须对不同泥沙浓度水体的光谱进行深入的了解，研究代表水体信息的遥感反射率与悬浮泥沙浓度之间的关系。1.2.2光谱库的发展和现状数据库技术是现代计算机技术中的一个重要的组成部分，是人们处理数据的有效的工具。计算机的应用技术也已从用户模式逐步向客户机/服务器网络模式发展，企事业单位对于一些数据库资源共享、数据的集中处理与分布式处理要求越来越高，而Mi
25、crosoft 的SQL Server 作为一个优秀的大型关系型数据库管理系统(DBMS) ，已成为许多数据库应用程序首选的数据存储和检索的后台支持，同时Visual C+6.0 作为前台开发工具，具有对数据库应用支持全面，访问速度快，占用资源少等优点，并且广泛应用于基于数据库应用程序中。 光谱库是存储各类地物的数据库。地面或大气光谱库的建立对于成像光谱仪的应用来说是十分重要的，也是十分费时和费力的。一旦建立了光谱库，我们就能够从图像立方体中提取出光谱曲线并根据其光谱特性与光谱库中检索到的类似的光谱做匹配处理，找到最接近的光谱，达到像元分类的目的；同时也为地物光谱重建及重建光谱的比较分析提供了
26、依据。光谱库资料来自实验室或现场光谱测量数据，这些数据应折算到某成像光谱仪的特定波段(光谱重采样)。美国 USGS(国家地质调查局)和 JPL (NASA)有内容丰富的光谱库。此外，成像光谱仪或地面光谱仪可以用于测量地面或大气光谱，可以丰富波谱库。1.3水质遥感监测原理及方法遥感系统用于量测一定波长范围的电磁辐射值。地表特征和水体参数因影响光的反射、吸收和后向散射而通过遥感系统记录的光谱信号反映出来。湖泊、河流中的成分如浮游植物、溶解性有机物、悬浮颗粒物等还有水本身在不同波长区不同强度地吸收入射光并对光进行散射，引起反射率、向上辐照、颜色等表观参数的改变。透射地球大气的太阳辐射到达气-水界面，
27、一部分被反射，另一部分折射进入水体内部。这部分入射光在水面下被多种分子选择吸收和散射。主要的吸收者为四种物质:纯水、溶解性有机物(黄物质)、藻类色素和非生命颗粒物(悬浮物)。除了非生命颗粒物(悬浮物)在其自然浓度条件下对光不发生明显吸收外，其余三种物质分别选择吸收一定波长范围的光，形成各自的特征吸收光谱。水中的分子及分子聚集体对光的散射使光改变方向，其中的后向散射光与水底的反射光一起返回水面，通过水-气界面回到大气中，就是可以遥测的部分。对于一定的水体，水表面和水底的反射可视为常数，当水较深或浑浊时，水底反射到水面为零，这样唯一能反映水体特征是后向散射光，这一部分光既反映了水体内部的吸收特征，
28、也与不同物质的散射相关，所以可以反映水体组分特征。水体因为各组分及其含量的不同造成一定波长范围反射率的显著不同，成为定量估测内陆水体水质参数含量的基础。根据水中光场的理论模型来确定吸收系数与后向散射系数之比与表面反射率的关系。这种关系确定后，可由遥感测得的反射率值计算水中实际吸收系数与后向散射系数的比值，与水中组分的特征吸收系数、后向散射系数相联系，就可以得到组分的含量。1.4本文研究的意义 充足、优质的水资源是21世纪可持续发展战略实施的重要保障。随着社会经济的发展，水在国民经济和社会发展中的地位和作用越来越突出。然而，从全球范围来看，水质普遍下降、水质污染已经成为全球公害。各国政府、科学家
29、都致力于探求新的宏观、快速水质监测技术方法，遥感技术是最受瞩目的方法。内陆水体中的悬浮物含量SS是重要的水质参数之一，SS不仅可以作为污染物的示踪剂，其含沙量的多少直接影响水体透明度、浑浊度、水色等光学性质，也影响水生生态条件和河口海岸带冲淤变化过程，对近岸工程、港口航道建设等都具有重要的意义，是了解和管理海岸信息的重要依据。遥感监测内陆水体悬浮物含量是通过研究水体反射光谱特征与悬浮物含量之间的关系，并建立悬浮物反演算法的基础上进行的。近年来随着高光谱技术的发展，许多学者进行了悬浮物光谱特征和利用成像光谱仪监测内陆水悬浮物含量的研究，并取得较大的进展。本文研究的目的就是利用地物光谱仪测量水体的
30、光谱反射率，数据存储入SQL数据库中，用VC编程软件进行分析，并在分析光谱反射率与同步水体悬浮物含量关系的基础上，利用统计方法建立悬浮物含量的反演算法，为将来利用成像光谱仪数据估算我国内陆水体悬浮物含量提供参考。第二章 实验的整体过程及泥沙模型建立和结果分析2.1 地面光谱分析仪的简介及使用方法2.1.1地面光谱分析仪的简介光谱仪的工作原理大体相同，即通过光导探头摄取目标光线，经由模/数转换器变成数字信号进入计算机。整个测量过程由操作员通过便携式计算机控制，光谱测量结果可以实时显示并保存在计算机内。为了测定目标光谱，需要测定三类光谱辐射值：暗光谱，即没有光线进入光谱仪时由仪器记录的光谱；参考光
31、谱或标准白板光谱，实际是从较完美漫反射辐射体标准白板上测得的光谱。样本光谱或目标光谱，是从感兴趣的物体上测得的光谱。为了避免光饱和和光不足，依照测定时的光照条件和环境温度调整光谱仪的测定时间，以保证目标的反射光谱是在相同的条件下通过目标光谱值除以参考光谱辐射值得到的。因此目标反射光谱是个相对于参考光谱辐射的比值。采用高光谱成像光谱仪进行测量，测定的光谱范围为300nm1100nm，共512个波段。在水体光谱信息提取的研究中我们使用的光谱仪是由美国StellarNet公司制造的EPP2000微型光纤光谱仪。利用光纤连接光谱仪对样本采样，光纤视场均为75度。在可见光范围内使用的光谱仪采用了2048
32、像元的CCD传感器，而在近红外范围内采用了512像元的InGaAs传感器。表2-1列出了在实验中使用到的仪器的一些技术参数。表2-1 实验中使用仪器的技术参数EPP2000 光谱仪光谱范围nm色散g/mm分辨率nm刻槽密度m波段数校正参数C1C2C3NIR-InGaAs-LT14900-17002502.19105123.33837.000824869.70VIS-25 CCD350-11506000.97102048.69223.000125341.66VIS-25 PDA350-11506000.97252048.70282.000118336.78VIS-25 CCD350-115060
33、00.97252048.69365.000123337.702.1.2地面光谱分析仪的使用方法在了解了光谱仪的基本工作原理后，我们在使用光谱仪的时候采用了下图的连接模式来测量数据。图2.1.2光谱仪的连接使用光谱仪使用步骤：(1)架设好光谱仪，接通电源并预热；(2)安置波长位置，调好光线进入仪器的狭缝宽度；(3)按照准器分别照准地物和标准板，测量和记录地物、标准板在各波长处的观测值；(4)计算在各波长处的光谱反射率；(5)根据所测结果，以波长为横轴，以反射率为纵轴画出光谱曲线。实验过程中对光谱仪的要求：(1)仪器必须经过严格的绝对辐射定标，以便获得水色遥感的基本参数一离水辐亮度和水面入射辐照度
34、；如果仪器有增益变化功能，不同增益之间的线性度要高；另外必须对波长进行标定。(2)测量水体目标时，不能让仪器进行白动增益调松或内部平均，不然会将随机的太阳直射反射平均到结果数据中。(3)应能快速连续测量多条曲线，并可设置采样间隔，以便测量时间能够跨越波浪周期。在后期的数据处理中舍弃数值较高的那些曲线，利用较低的进行计算。(4)仪器积分时间固定。由于即使在1s内海面的太阳直射反射也会有很大变化，更短的时间会导致仪器信噪比太差因此采样时间最好在100-200ms以内完成。(5)光谱仪应该有措施保证二级光谱不会对近红外波段的结果产生干扰，以及具备其他消除杂散光措施。2.2实验目的和原理2.2.1实验
35、目的利用遥感方法进行水质监测的基础工作是建立不同污染物含量水体的特征光谱，并由特征光谱比较推算待研究水体的污染物质含量。水体中悬浮物质可能泥沙进行模拟，所以可较方便地对水体中悬浮物的浓度进行控制。利用地物光谱仪测量水体的光谱反射率，数据存储入SQL数据库中，用VC编程软件进行分析，并在分析光谱反射率与同步水体悬浮物含量关系的基础上，利用统计方法建立悬浮物含量的反演算法，为将来利用成像光谱仪数据估算我国内陆水体悬浮物含量提供参考。2.2.2基本原理遥感技术是目前获得水体泥沙分布与扩散的有效方法，对水动力条件复杂，泥沙分布形式多变的区域尤其如此。水体泥沙及其光谱特征的研究是遥感信息定量研究泥沙分布
36、的基础。本试验是在实验室条件下，将待测纯水中加入不同含量的泥沙，形成不同悬浮物的浓度的水体，测量其光谱特征，得到典型浓度的光谱特征。本课题旨在研究其他影响因素相同或大致相同的条件下，泥沙含量对水体光谱的构成规律，建立基于水体光谱特征的泥沙含量反演模型。2.3光谱数据的采集方案水体反射光谱测量在水面以上进行，测量方向基本垂直水面。借助对标准余弦反射板的测量，可以将水面的反射强度转化为反射率。相对光谱反射强度曲线而言，水面的光谱反射率曲线更能清楚的反映光谱特征。对每种泥沙浓度的水体进行35次反射光谱测量，最后取其平均值作为该点的光谱反射值。每个样点测定前都进行白板校正。 表2-3泥沙浓度列表（单位
37、：mg/l）50100200300400500600700对于误差较大的测量数据舍去，对精度高的建立模型。 第三章 光谱数据库的设计与分析3.1数据库简介3.1.1数据库发展现状七十年代初，E.F.Codd在总结前面的层次、网状数据库优缺点的基础上，提出了关系数据模型的概念。他提出了关系代数和关系演算（直到今天，在E.F.Codd的这些基本理论还在左右这数据库系统的发展，也依然是高校计算机专业课堂上所要讲述的重要内容）。在整个七十年代，关系数据库系统无论从理论上还是实践上都去的了丰硕的成果。在理论上，确立了完整的关系模型理论、数据依赖理论和关系数据库的设计理论（在后面将重点讲述这些关系数据库的
38、基本理论）；在实践上，世界上出现了很多著名的关系数据库系统，比较著名的如System R，INGRES，Oracle等。和文件系统相比，数据库系统有一系列的特点，具体表现在以下几个方面：(1)数据库系统向用户提供高级的接口。在文件系统中，用户要访问数据，必须了解文件的存储格式、记录的结构等。而在数据库系统中，这一切都不需要了。数据库系统为用户处理了这些具体的细节，向用户提供非过程化的数据库语言（即通常所说的SQL语言），用户只要提出需要什么数据，而不必关心如何获得这些数据。对数据的管理完全由数据库管理系统（DBMS: Database Management System）来实现。查询的处理和优
39、化，查询通常指用户向数据库系统提交的一些对数据操作的请求。由于数据库系统向用户提供了非过程化的数据操纵语言，因此对于用户的查询请求就由DBMS来完成，查询的优化处理就成了DBMS的重要任务。(2)并发控制。文件系统一般不支持并发操作，这样大大的限制了系统资源的有效利用。在数据库系统中，情况就不一样了。现代的数据库系统都有很强的并发操作机制，多个用户可以同时访问数据库，甚至可以同时访问同一个表中的不同记录。这样极大的提高了计算机系统资源的使用效率。(3)数据的完整性约束。凡是数据都要遵守一定的约束，最简单的一个例子就是数据类型，例如定义成整型的数据就不能是浮点数。由于数据库中的数据是持久的和共享
40、的，因此对于使用这些数据的单位来说，数据的正确行显得非常重要。在关系数据库系统中，比较重要的完整性约束有实体完整性、域完整性、参照完整性和用户自定义的完整性等，在后面的文章中将有重点讲述。进入二十世纪八十年代之后，计算机硬件技术有了飞速的提高。计算机技术的提高促使计算机应用不断深入，产生了许多新的应用领域，例如计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教学、办公自动化、智能信息处理、决策支持等。这些新的领域对数据库系统提出了新的要求。但是由于应用的多元化，不能设计出一个统一的数据模型来表示这些新型的数据及其相互关系，因而出现了百家争鸣的局面，产生了演绎数据库、面向对象数据库、分布式数据库、工程
41、数据库、时态数据库、模糊数据库等新型数据库的研究和应用。3.1.2 SQL Server简介SQL是一个综合的、通用的、功能极强的关系数据库语言，它包括数据定义、数据操纵、数据管理、存取保护、处理控制等多各功能，利用表、索引、键、行和列等来确定存储位置。SQL Server 2000 数据库强大的管理能力和安全性，已经在Client/Server 模式中得到了很好的应用。通过ODBC 及设定的操作权限可以在网络中实现数据的查询、编辑、删除等操作及数据库的统计管理，具有更高的可靠性和实用性。SQL Server的主要特点在于：（1）真正的客户机/服务器体系结构；（2）图形化用户界面，使系统管理和
42、数据库管理更加直观、简单；（3）丰富的编程接口工具，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地；（4）SQL Server与Windows NT完全集成，利用了Windows NT的许多功能，如发送和接收消息，管理登录安全性等；（5）具有良好的伸缩性，可跨越多种版本的Windows操作系统及大型多处理器等平台；（6）对Web技术的支持，使用户能够很容易地将数据中的数据发布到web页面上；（7）SQL Server还提供数据仓库功能。3.2光谱数据库设计3.2.1 数据库连接方式随着信息技术的发展，数据库应用技术得到了空前的发展，其中数据库访问技术成为数据库应用中的重要环节。Microsoft公司提
43、供了多种多样的数据库访问技术Visual C+是Microsoft公司开发的最全面、最完善的程序设计语言，该语言功能强大、代码简洁、可移植性强。同时VC+支持多种数据库访问的接口如ODBC、DAO、OLE DB、ADO等，这些技术各有特点，但都提供了简单、灵活、访问速度快、可扩展性好的开发技术。ODBC(Open Database Connectivity)是由Microsoft公司于1991年推出的，其目的是为了在Windows操作系统下实现异构数据库的互访和通信。在用高级语言访问数据库方面，ODBC一直发挥着重大的作用，它使应用程序可以通过统一的接口访问各种DBMS(Database Ma
44、nagementSystem)，而不依赖于某个具体的DBMS，所有的数据库操作由对应的DBMS的ODBC驱动程序完成。也就是说，不论是Access、FoxPro还是Orach数据库或其它数据库，均可用ODBC API进行访问。由此可见，ODBC的最大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。本文将介绍在VC+下如何使用ODBC进行数据库应用程序开发。数据库实现及ODBC 连接实现:(1) 通过SQL Server 2000 的企业管理器，将已经存在的MS Access、dBase 等数据库导入SQL Server 中，或直接生成数据库并建立表单。这样就生成了程序设计需要的数据库；(2) 在数据库安
45、全性设置中建立登陆用户， 使用SQLServer 用户身份验证，同时在数据库访问窗口中选择对上步中建立数据库操作的许可；(3) 利用Microsoft 的管理工具中的ODBC 管理器用户域名系统(DNS) ，使用SQL Server 驱动程序，将ODBC 数据源指定到Server 的服务器中对应的SQL 数据库。通过上述方法设置可以实现在通过ODBC 对数据库操作的口令登陆，保证了数据库使用的安全性操作。3.2.2 光谱数据库的设计光谱库建库的源数据来自野外光谱仪，在输入数据时用户只需选择一个或多个地物的反射率文件即可，但多个地物建立到一个光谱库的前提条件是这几个地物的波长数据应该保持一致。这
46、次采集的光谱数据主要是由波长和反射率的数据，所以数据库的设计也比较简单，只需要二个表就可以完成光谱数据的存储需要。一个表用于存储光谱数据的参数说明，主要包括不同浓度的光谱数据浓度、简介、相关图像和在数据库中被分成的类别关键字；另外一个表则主要存储每一个浓度的不同波段出的反射率，数据量大，所以以行式存储为主要思想，每个数据以类别号来分类，数据存储字段包括数据类别号、波长、反射率。有了这两个表，光谱数据就基本上能够满足存储要求。如下图3.2.2:图3.2.2光谱库的设计这两个数据表之间是通过光谱数据类别来区分不同数据，之间关联也是通过水体悬浮物浓度，从而很容易的从数据库调用数据。3.3光谱数据库设
47、计分析光谱库编辑包括对每个地物名称、测量仪器、环境参数的编辑，以及地物的增加或删除等功能。参数的输入、修改和删除均采取屏幕化的方式，所有的提示均采用弹出式窗口显示。输入的数据经检查确认无误后，便可加入光谱数据库，数据一旦放入系统库中也可以再作修改。正是利用不同的物质具有不同的光谱特征，光谱库为遥感工作者提供了极具参考价值的数据，用以认识和识别地物、(不通顺)则判定该测试光谱属于参考光谱；否则不属于提取地表信息。运用光谱库查看模块，可形象直观地查看地物的光谱曲线，分析地物的光谱特征。几种植被的光谱曲线设计成横轴是波长，竖轴是反射率。用户可以一目了然地看出不同种类的植被在不同波段的反射率区别。第四章 光谱数据处理4.1数据存储处理在VC中运用ODBC编程，创建数据库应用程序的最常用的方法是利用AppWizard。用AppWizard创建记录视类及与其相关联的记录集类，作为基本起始程序的一部分，也可以用ClassWizard创建相关类。实施步骤如下：(1)在这次程序设计当中，由于ACCESS方便携带，只要有ACCESS数据库文件（*.mdb）存在，程序就能够使用，而SQL Server2000必须在每台电脑中安装才能使用。从ACCESS到SQL Server2000之间的转换也很容易，ACCESS数据库文件能够方便的导入到SQL Server2000数据库中，所以这次设计考虑到程