基于環(huán)境1號衛(wèi)星的藍(lán)藻水華提取方法研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、工業(yè)化水平的提高和人類生活的影響,湖泊污染和富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重。分布在東部平原的一系列大型淺水湖泊發(fā)生了不同程度的水體富營養(yǎng)化,藻類大量繁殖,水華災(zāi)害頻發(fā),藍(lán)藻水華的研究已成為當(dāng)前二類水體研究的熱點(diǎn)之一。目前絕大部分的研究是通過實(shí)測葉綠素a或藻藍(lán)蛋白濃度進(jìn)行建模估算,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測湖泊藍(lán)藻水華的發(fā)生及其分布特征。模型的復(fù)雜性,適用性,及估算的精度是影響模型應(yīng)用范圍的重要因素。本文以太湖為實(shí)驗(yàn)區(qū),利用環(huán)境一號衛(wèi)星CCD的68

2、0nm可見光波段與790nm近紅外波段,IRS的800nm近紅外波段與1720nm短波紅外波段,建立了基于藍(lán)藻水華指數(shù)(CAI)的藍(lán)藻水華提取方法。通過與葉綠素a定量估算模型和NDVI法提取藍(lán)藻水華的結(jié)果比較分析,本文所構(gòu)建的CAI方法可較好地去除大氣和觀測環(huán)境的影響,穩(wěn)定的提取藍(lán)藻水華。
　　 通過本文的研究,可以得出以下結(jié)論:
　　 (1)通過引入適用于一類水體的提取浮游藻類的FAI方法,對模型進(jìn)行改進(jìn)與修正,建立了

3、適用于環(huán)境1號衛(wèi)星的CAI藍(lán)藻水華指數(shù),應(yīng)用于內(nèi)陸湖泊-—太湖提取藍(lán)藻水華,該方法可以較好的去除大氣及觀測環(huán)境的影響,穩(wěn)定地提取藍(lán)藻水華。CAI提取藍(lán)藻水華的方法具有其物理意義與幾何意義,是一種能應(yīng)用于環(huán)境1號衛(wèi)星的,適用于建立長時間數(shù)據(jù)序列的提取藍(lán)藻水華的方法。
　　 (2)環(huán)境1號衛(wèi)星包含了790nm與800nm兩個近紅外波段,他們分別位于CCD與IRS的傳感器,具有不同的空間、時間及光譜分辨率。而近紅外波段是CAI方法當(dāng)中

4、最為重要的特征波段,通過分別對這兩個波段及波段組合的比較分析可知,790nm的波段對于高濃度的藍(lán)藻水華具有更高的敏感性,而800nm的波段對于較低濃度的藍(lán)藻水華具有更高的敏感性,而兩者對于水體具有非常近似的反應(yīng)特征。790nm與800nm的波段組合方法能夠較好綜合這兩個波段的特征,更為穩(wěn)定而且可以較好的區(qū)分不同程度的藍(lán)藻爆發(fā)。
　　 (3)本文比較了定量估算葉綠素a濃度、NDVI與CAI等幾種方法,分別提取太湖藍(lán)藻水華,對幾種方

5、法進(jìn)行穩(wěn)定性、適用性進(jìn)行評價,分析了他們各自的特點(diǎn)及適用的范圍,CAI在穩(wěn)定性方面都優(yōu)于其它兩種方法,且能很好的區(qū)分藍(lán)藻水華與清潔水體,適用于長時間序列提取藍(lán)藻水華。
　　 (4)使用CAI的藍(lán)藻水華提取方法,對太湖與巢湖分別進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:CAI方法提取的藍(lán)藻水華在空間分布或爆發(fā)程度上準(zhǔn)確性較高,且該方法是不依賴于研究區(qū)的,對研究地域具有很好的普適性。最后使用CAI方法從不同的時間尺度研究水華空間分布特征、集聚面積、季節(jié)演