环境卫星CCD影像在太湖湖泛暗色水团监测中的应用

太湖地区2009年5月11日、2010年8月21日、2011年7月28日和2011年9月24日的环境卫星CCD影像显示,在太湖西部沿岸带、竺山湖等水域存在湖泛暗色水团现象。由于环境CCD缺少辅助反演气溶胶信息的2.1um波段,试验了基于空气自动监测子站获得的与环境卫星CCD成像时间接近的地面能见度测量数据进行FLAASH大气校正的方法,反演结果总体上符合水体光谱特征。提取了湖泛水体、对照水体阳区在CCD各波段的光谱反射率数据统计特征。结果表明,和对照水体相比,湖泛水体在环境卫星CCD的可见光—近红外波段具有较低的反射率,与人眼观察湖泛水色暗黑的感官一致,另一方面,湖泛水域由于仍有一定的藻类存在,在环境卫星CCD近红外（波段4 ）具有比可见光（波段3）略高的反射率,其规律与基于Landsat ETM的湖泛暗色水团遥感分析结果相一致。     

基于气象条件的太湖湖泛预警研究

2007年5月与2008年5月太湖水域产生的湖泛主要是由蓝藻水华引发的,但是蓝藻水华单纯地在湖湾或岸边浅水区大量堆积并不一定引发湖泛。研究发现,2007年5月与2008年5月的湖泛现象存在相同的触发机制:3d以上时间维持高温(平均气温大于20℃),微风(平均风速小于4m/s),风向基本一致(风向平均绝对偏差小于20°);其后,冷空气过境使得风速短时增大,风向调转180°左右,气温迅速降低,并且这种气象条件持续1d以上。在此研究基础上,给出了切实可行的太湖湖泛预警方案。     

基于多元回归理论的太湖湖泛预警模型研究

在太湖宜兴段藻源性湖泛高发区设立4个监测点,以湖泛发生的物质基础\"藻类生物量\"为研究对象,运用数据分析软件SPSS对监测点的藻类生物量、水质、气温等数据进行相关分析,建立了以藻密度为因变量的多元逐步回归模型。结合往年太湖藻源性湖泛发生时的气象条件等历史资料以及相关藻密度阈值的报道,构建了太湖宜兴段藻源性湖泛高发区监测预警模型系统,该模型能够基于监测点的实时水质数据和气象预报数据,对监控区域湖水在未来某时间段内发生湖泛风险的可能性进行分级预警。     

太湖蓝藻预警监测遥感自动解译系统研究

针对太湖蓝藻遥感监测自动化、智能化等业务需求,研究了太湖蓝藻遥感自动解译系统的总体架构、功能模块等。系统包括遥感数据接收子系统、蓝藻遥感解译子系统和海量遥感数据管理子系统,可实现从数据接收到报告编制全流程自动化处理。     

环境卫星CCD影像在太湖沉水植物监测中的应用

利用环境一号卫星 CCD影像,综合现场巡视情况,对2014年1—5月太湖梅梁湖水域的沉水植被区域进行分析与研究,分别取沉水植物、水华、地表植被与水体4个样本区域,对它们的光谱反射率曲线进行分析,得到沉水植物光谱反射率曲线相比其他样本区域独特的结论。并根据此特征,结合基于提取样本运行决策树的方法,以2014年5月1日为例,提取出了太湖梅梁湖水域沉水植物的分布区域与面积。     

基于欧洲航天局“哨兵-2A”卫星的太湖蓝藻遥感监测

欧洲航天局(ESA)2015年6月23日成功发射\"哨兵-2A\"卫星,该卫星搭载的多光谱成像仪(MSI)在可见光(VIS)至短波红外(SWIR)波长区间配置了多种光谱波段/地面分辨率组合,可以获取大范围、较短重访周期、较高空间分辨率(10 m)的遥感影像。以太湖2016年6月13日MSI数据为例,在完成大气校正的基础上,分析了太湖典型地物类型光谱特征,采用归一化植被指数(NDVI)结合叶绿素反射峰强度(ρchl)构建的综合阈值法对贡湖湾的蓝藻水华信息进行了提取实验。结果表明:\"哨兵-2A\"卫星MSI影像质量清晰,可精细地反映植被、蓝藻、水体等典型地物类型的光谱特征;ρchl指数对中-高蓝藻聚集区与水生植被、轻度蓝藻聚集区与混合水体具有较好的分离能力;利用综合阈值法提取贡湖湾中-高蓝藻聚集区面积为60.37 km2,主要分布在贡湖北部沿岸、湖心和南部沿岸。\"藻-水\"混悬体面积为79.49 km2,贡湖湾东部蓝藻水华相对较轻。     

环境一号卫星CCD数据在太湖蓝藻水华遥感监测中的应用

利用环境一号卫星(HJ-1)CCD数据,对太湖水华进行遥感监测,并比对同时相的EOS/MODIS卫星遥感数据。结果表明,HJ-1星CCD数据具有优于EOS/MODIS数据的蓝藻水华识别能力,并有良好抗云层干扰能力,适合用于太湖蓝藻水华应急监测。     

基于卫星影像的太湖蓝藻水华遥感强度指数和等级划分算法设计

对太湖地区近10余年来共32景Landsat TM/ETM遥感影像进行大气校正处理,获得地表反射率影像,在这些影像上采集了分布在不同片区、不同发生季节、不同集聚程度的蓝藻水华样区,提取了不同蓝藻水华的可见一近红外波段反射率数据.统计表明蓝藻水华在TM 4波段的反射率有较宽的动态范围,能定量反映蓝藻集聚程度,TM 2也是...     

江苏省太湖应急防控形势及对策体系研究

对2008年-2010年来太湖水质状况、蓝藻暴发状况及影响因素、湖泛发生状况及成因、蓝藻生长对湖体水质的影响、蓝藻与湖泛对饮用水安全影响进行了研究.简述了环保、建设、水利、气象、中科院南京地理与湖泊研究所等部门和单位,在监测预警、供水保障、调水引流、打捞蓝藻、生态清淤、控源截污、人工增雨、统筹协调等方面团结协作、多措并...     

太湖湖风指数阈值的计算

根据2012年8月17—23日的太湖湖风加密观测实验结果,将湖岸3个常规气象站和湖面2个浮标站观测的风速和气温资料代入经典的湖风指数公式,通过Fisher二级判别法和历史拟合率最大法确定了太湖湖风指数的阈值为3.0。该结论为研究太湖湖风的发生频率及其对蓝藻水华全湖输移的影响提供了理论依据。     

遥感技术在湖泊叶绿素ａ 监测中的应用研究———以太湖为例

水质遥感技术在湖泊水质监测领域内的应用具有十分积极的意义。在总结现有水质遥感反演方法的基础上,选取了遥感指数法和神经网络法两种理论完全不同的反演方法,构建太湖叶绿素a与MODIS影像波段间的函数关系,并从反演能力和反演精度两个角度对上述方法进行了比较研究。结果表明,神经网络模型的非线性特征能够敏感地把握住叶绿素a浓度变化在反射波谱信息上的微小响应,较为成功地反演出叶绿素a与反射光谱信息间的非线性关系。神经网络模型的反演能力和反演精度均优于遥感指数方法,具有较好的应用前景。     

基于无人机高光谱遥感在太湖蓝藻水华监测中的一次应用

采用机载高光谱视频相机,在4个季节对太湖蓝藻进行7次、18个架次的有效拍摄。对拍摄到的高光谱影像进行辐射定标、几何拼接等预处理后,提取不同浓度蓝藻和水草等其他物体的高光谱数据,发现不同浓度的蓝藻光谱在680 nm后表现出较大差异。采用主成分分析（PCA）对高光谱数据降维后,结合k-近邻（kNN）分类算法,可实现对蓝藻的精准定位。定性识别结果经光谱预处理后,采用连续投影算法（SPA）进行特征波段提取,发现蓝藻光谱的季节差异主要表现在450 nm~570 nm和760 nm~910 nm波段。     

“哨兵-2”卫星影像及C2RCC算法在太湖冬春季水色分析中的应用

利用太湖2019—2022年冬春季“哨兵-2”卫星10 m分辨率的MSI影像和SNAP软件C2RCC (Case 2 RegionalCoastColour)模块,以适合浑浊、富营养程度较高、光学复杂的“二类水体”的C2X-nets为模式,开展太湖叶绿素a、总悬浮物浓度、透明度等水色参数反演。结果表明:冬春季太湖各湖区叶绿素a浓度处于较低水平,但4月中旬起有明显抬升;太湖西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区总悬浮物浓度较高,表明这些湖区易受风浪影响,造成沉积物再悬浮;太湖东部沿岸区、北部湖湾及东太湖遥感反演的水体清澈度较高,可能与这些湖区冬春季沉水植物菹草的分布有关,菹草生长对水质有较好的净化效果。总体来看,基于C2X-nets模式的C2RCC反演算法从较高分辨率卫星遥感影像中提取的水色信息,能有效反映太湖冬春季水色指标的空间分布特征,可为湖体生态状况及动态变化的长期监测评估提供有价值的参考。     

Landsat5 TM遥感影像上太湖蓝藻水华反射光谱特征研究

利用ENVI遥感软件的FLAASH工具对2005年10月17日大规模蓝藻水华暴发的太湖Landsat5 TM影像进行大气校正处理,反演获得蓝藻水华和其他地物类型的遥感反射率图像,提取了不同集聚程度蓝藻水华的可见波段至近红外波段反射率数据,并与陆生植被、无蓝藻水面等地物的光谱反射率进行了比较。研究表明,与陆生植被、无蓝藻水面相比,蓝藻水华在TM2波段和TM4波段具有更高的反射率,在可见光波段整体反射率略高于陆生植被,在TM5、TM7波段则受水的影响反射率很低。从蓝藻水华、陆生植被的细胞生理结构、生长环境、复杂的遥感反射、散射及透射模型方面初步讨论了光谱差异的原因。     

湖泊重要入湖河流稳定水像元提取技术

利用2010年ALOS影像研究了归一化水体指数(NDWI)在两种极端情况下,即像元四边与河岸线最小夹角分别为0°和45°,与离岸距离之间的关系,提出了获得稳定水像元的最小河宽,并以太湖6条重要入湖河流(西苕溪、望虞河、太浦河、乌溪港、梁溪-东清河、武进港)为例,研究了稳定水像元的分布。结果表明,NDWI与离岸距离之间的关系可用Logistic方程进行拟合,两种极端情况的p值均小于0.01;最小夹角为0°和45°的情况下,获得稳定水像元的最小河宽分别为96 m和88 m,即当河宽大于96 m时,可在ALOS影像上获得稳定的水像元;6条入湖河流可获得稳定水像元的长度占总长的4.59%~100%,难以获取稳定水像元的最长距离为0~18.55 km。     

1984—2015年太湖地区大气能见度变化遥感监测与评价

研究收集整理了1984—2015年太湖区域342幅Landsat系列卫星遥感影像,利用ENVI软件FLAASH模块计算获取了区域大气能见度均值,通过太湖周边苏州、无锡、常州3市地面自动站能见度监测值加以验证,并在此基础上对1984—2015年该地区大气能见度遥感监测结果进行了分析与评价。研究结果表明：太湖地区在20世纪80年代能见度水平相对较好,20世纪90年代后逐渐下滑,总体呈下降趋势。2015年遥感反演能见度均值为14.80 km,与1984年的21.46 km相比下降了31.05%,下降速率约为0.21 km/a。     

太湖蓝藻水华时空分布与预警监测响应的分析

选择2007和2008年200幅EOS/MODIS太湖蓝藻监测遥感影像,统计分析了梅梁湾、竺山湾宜兴段、贡湖湾、东太湖胥口湾和湖州方向湖体蓝藻水华爆发的空间和时间分布规律。并在得出全太湖蓝藻水华空间和时间分布规律的基础上,从环境监测部门蓝藻预警监测工作的实际出发,将蓝藻水华预警监测的响应划分为常规监测和应急监测,提出了具体的监测要求,为环太湖地区的相关部门更好地开展蓝藻预警监测工作提供了科学依据。