微囊藻生物光學(xué)特性與遙感識別研究.pdf

1、近幾十年來，隨著我國工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，水體受到污染，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，巢湖、滇池和太湖幾乎每年都暴發(fā)藍(lán)藻水華，水華暴發(fā)的藻種以藍(lán)藻門的微囊藻為優(yōu)勢藻種。因此迫切需要準(zhǔn)確的提取水體微囊藻含量，為水華遙感預(yù)警提供依據(jù)。本研究選取了中國內(nèi)陸湖泊中常見的藻種銅綠微囊藻、普通小球藻和梅尼小環(huán)藻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，測定了在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下單種藻類及按照不同比例混合藻類的生物光學(xué)參數(shù)，分析了銅綠微囊藻與其他兩種藻類的表觀光學(xué)特性和固有光學(xué)特性的差

2、異；同時(shí)，利用銅綠微囊藻與普通小球藻吸收特性的差異，提取其識別特征波段，并結(jié)合混合藻類的吸收特性，建立了銅綠微囊藻實(shí)驗(yàn)室條件下的識別模式；進(jìn)而利用該識別模式結(jié)合太湖野外數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了太湖水體銅綠微囊藻比例的識別，并分析了其分布特征。
　　論文得到以下結(jié)論：
　　1.銅綠微囊藻與普通小球藻和梅尼小環(huán)藻的生物光學(xué)特性差異
　　對比分析了銅綠微囊藻與其他兩種藻的吸收特性，最大差異在于銅綠微囊藻在620nm附近具有吸收峰，普通小

3、球藻和梅尼小環(huán)藻在該波段并未出現(xiàn)吸收峰，這是由其所含特有的色素藻藍(lán)蛋白引起的。
　　在散射方面，銅綠微囊藻與其他兩種藻的散射峰與谷的位置具有較大差異，銅綠微囊藻的散射光譜特征較為單一，隨著濃度的增加，在410nm附近具有散射峰，而普通小球藻在525nm處具有散射峰，在435nm和675nm具有散射谷，梅尼小環(huán)藻則在690nm處有散射谷。
　　從后向散射特征看，普通小球藻和梅尼小環(huán)藻的光譜曲線特征相似，在440nm、532nm

4、和676nm處具有明顯的后向散射峰；銅綠微囊藻只有在440nm處有明顯的后向散射峰，在510nm處存在一個(gè)后向散射次峰，在510～715nm波段隨著波長增加而遞減。
　　此外，在反射率光譜特征上也存在較大差異，銅綠微囊藻在440nm和675nm處具有反射谷，在550nm和700nm附近有反射峰，這與普通小球藻的反射率光譜相近，而梅尼小環(huán)藻的反射峰則出現(xiàn)在700nm和800nm附近，反射谷則出現(xiàn)在500nm和660nm附近，銅綠微囊

5、藻和其他兩種藻的最明顯的差異主要是在620nto處具有明顯的反射谷。
　　2.實(shí)驗(yàn)室條件下銅綠微囊藻識別模式
　　利用銅綠微囊藻和普通小球藻的吸收光譜曲線，計(jì)算獲取它們的平均標(biāo)準(zhǔn)化吸收系數(shù)，分析了銅綠微囊藻與普通小球藻的識別特征波段，結(jié)合不同比例混合藻吸收光譜曲線，利用多元線性回歸建立了銅綠微囊藻的識別模式，取得了較高的識別精度。
　　3.太湖水體銅綠微囊藻比例識別及其分布特征
　　利用太湖實(shí)測不同湖區(qū)及梅梁灣不

6、同深度的吸收光譜曲線，進(jìn)行了銅綠微囊藻比例識別，得到銅綠微囊藻比例的空間分布和垂直剖面分布。
　　在空間分布上看，銅綠微囊藻比例最低值出現(xiàn)在南部沿岸區(qū)，最高值在湖心區(qū)，此外，竺山湖和貢湖的銅綠微囊藻平均比例都較高，都達(dá)到了90％以上，而同樣位于北部湖區(qū)的梅梁灣銅綠微囊藻的比例較低，平均比例只有56.41％，另外，在沿岸湖區(qū)中，南部沿岸區(qū)和東部沿岸區(qū)的銅綠微囊藻比例較低，平均比例分別為28.59％和34.44％，而在西部沿岸區(qū)微囊藻