真光层深度的遥感反演及其在富营养化评价中的应用

真光层深度直接影响水体中浮游植物的分布和初级生产力以及水体生态环境,是水生态研究的一个重要参数.利用2006年10月24日～11月2日太湖水下实测光谱数据和光合有效辐射(PAR)数据,通过数据的处理和分析,尝试建立真光层深度与水面以下遥感反射率的关系模型,并利用真光层深度与透明度的关系,建立水体富营养化真光层深度评价模型.研究结果表明:真光层深度与归一化遥感反射率具有很好的相关性;选用特定波段的归一化反射率作为变量,建立两者的关系模型能较好的反演真光层深度,所建立的模型算法中,指数模型拟合方程的综合效果好于其他模型,波段比值算法反演精度要好于单波段算法;利用利用真光层深度进行富营养化评价具有一定的应用价值,利用该模型对太湖水体进行富营养化评价,得出太湖西部湖区大部分已富营养化,东部湖区处于中营养化和轻度富营养化状态.     

基于感光色素吸收信号的太湖藻类识别

铜绿微囊藻和斜生栅藻是太湖"水华"的主要藻种,基于室内纯铜绿微囊藻、斜生栅藻组成色素的吸收系数,通过四阶微分、标准化系数等方法对太湖水体浮游植物中铜绿微囊藻和斜生栅藻进行识别,并确定其组成比例。结果表明,纯藻组成色素的吸收系数应用于其在太湖水体浮游植物中比例的确定和识别中,能够全面考虑辅助色素的识别作用,较好地避免非色素物质吸收信号的干扰,具有较好的识别效果。太湖水体浮游色素中铜绿微囊藻比例最高,斜生栅藻次之,由夏季向冬季过度中,铜绿微囊藻比例不断减小,斜生栅藻的比例逐渐升高,但铜绿微囊藻比例仍略高于斜生栅藻;铜绿微囊藻的区域分布差异性较小,但时间差异性相对较大,而斜生栅藻恰恰相反,空间分布差异性较大而时间分布差异性较小。     

太湖水色因子空间分布特征及其对水生植物光合作用的影响

利用太湖全湖64个采样点的数据,分析了各水色因子及真光层深度的空间分布和变化特征,并探讨了其对水生植物光合作用的影响.结果表明:叶绿素a浓度在全湖间的差异最大,其变化范围为1.67～159.94μg.L-1,均方差为41.03μg.L-1,在梅梁湾、竺山湖、夹浦港和小梅口附近湖区,叶绿素a浓度较高且空间变化明显,等值线在这些湖区密集分布;悬浮物浓度变化次之,其含量在6.47～143.47mg.L-1之间变化,均方差为31.63mg.L-1,其在大浦港和小梅口入湖口附近湖区的空间变化明显,等值线分布密集;有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数在全湖变化较小,没有明显的空间变化特征;真光层深度受悬浮物和叶绿素的共同影响,其空间分布特征与悬浮物相反.     

内陆湖泊水体固有光学特性的典型季节差异

固有光学特性是水体光学性质的重要内容，是水色反演分析模型建立的基础.本研究利用定量滤膜技术（QFT）和后向散射测量仪BB9，对太湖梅梁湾夏、冬季水体的有色可溶性有机物(CDOM)吸收系数、总悬浮物吸收系数和总悬浮物后向散射系数进行了观测.在分别对两季节水体组分吸收系数、后向散射系数光谱特征分析的基础上，阐明其季节差异性，并结合水质参数的变化，揭示导致两季节水体固有光学特性不同的原因，达到通过固有光学量反映水环境状态的目的.初步建立了后向散射系数与悬浮物浓度的关系模型，为分析模型的构建提供了参数保障.     

太湖梅梁湾漫衰减系数季节性差异及其主导因素

利用2006-08-16、2007-3-28和2007-11-12三次在太湖梅梁湾15个样点的观测数据,对漫衰减系数(Kd)及其影响因素的时空差异性进行分析,发现:梅梁湾地区Kd的主要决定因素是总吸收系数,后向散射作用对Kd具有一定的影响作用,但非主导作用;梅梁湾地区水体Kd影响因素的主次关系并非固定不变,而是随着水体组分的季节性变化而变化,3月份Kd的主导影响因素是非色素物质,其次是有色可溶性有机物(CDOM)、色素物质和后向散射作用,而8月份的主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、CDOM和后向散射作用,而11月份相对较为复杂,在440nm处主导影响因素是非色素物质,其次是色素物质、CDOM和后向散射作用,595nm处主导影响因素是非色素物质吸收作用,其次是色素物质吸收作用、后向散射作用、CDOM吸收作用,675nm处主导影响因素是色素物质,其次是非色素物质、后向散射作用和CDOM.     

太湖梅梁湾夏季水体组分光谱吸收特性

2006年8月16、17日对太湖梅梁湾湖区15个样点水体进行采样,利用分光光度计和定量滤膜技术测量了水体要素CDOM、非藻类颗粒物和浮游植物的吸收系数,同时进行水质参数的测定,分别对各水体要素的光谱吸收特性进行分析,并结合水质参数建立相应的区域模式.其中,分UV-C(250～290nm)、UV-B (290～320nm)、UV-A(320～400nm)和蓝光(400～500nm)4个波段建立CDOM光谱吸收的关系模式,同时发现曲线斜率值S与440nm处吸收系数存在很好的二次函数关系,在紫外和蓝光波段R2分别达到0.958和0.835;总悬浮物的光谱吸收特征在不同深度处有些相近,有些则存在明显差异,主要是由有机和无机颗粒物剖面分布的不确定性和总悬浮物浓度所引起;非藻类颗粒物吸收系数在400～700nm的指数函数拟合斜率值S的变化范围为0.0056～0.0090nm-1(平均值(0.0070±0.0008)nm-1),各样点指数函数拟合的R2在0.91以上.在可见光波段范围各水体要素对总吸收系数的贡献大小顺序是:浮游植物＞非藻类颗粒物＞CDOM.浮游植物在蓝、绿和红光波段的平均贡献率都在0.5以上,是水体吸收的主要贡献者;在蓝、绿和红光波段,非藻类颗粒物的平均贡献率分别为0.350±0.145、0.412±0.162和0.232±0.125,CDOM的分别为0.121±0.052、0.088±0.059和0.050±0.038.     

太湖水体漫射衰减系数的光学特性及其遥感反演模型

利用2007年11月8—22日太湖实测光谱数据和水质分析数据,分析了秋季太湖水体漫射衰减系数（K_d）的光谱特性及其影响因子,并在此基础上,利用水面以上遥感反射率, 以490 nm波长的漫射衰减系数［K_d(490)］作为中间变量,建立了漫射衰减系数与水面以上遥感反射率的遥感反演模型.结果表明：在可见光波段范围内,秋季太湖水体大部分点位的漫射衰减系数随波长的增加呈指数递减趋势;由于部分点位浮游藻类的含量较高,对漫射衰减系数影响较大,导致这些点位的漫射衰减系数在波长675 nm附近出现峰值;无机悬浮物对漫射衰减系数的影响大于有机悬浮物,主要是由于悬浮物中无机悬浮物的含量远大于有机悬浮物.漫射衰减系数与遥感反射率具有很好的相关性,以R_rs(550)、R_rs(675)、R_rs(731)作为自变量,与K_d(490)进行回归分析,得出K_d(490)与R_rs(731)具有很好的线性关系,而利用R_rs(550)、R_rs(675)、R_rs(731)进行多元线性回归的效果（R²>0.96）好于单波段［R_rs731)］算法.