联合多源光学和雷达遥感的巢湖水华长时序时空变化分析

以巢湖水华爆发现象为研究对象,利用多源光学遥感和全极化SAR遥感作为数据源,对研究区域2008—2017年的水华进行识别提取,定量和定性分析水华面积及区域位置的时空变化。结果表明:在时间上,每年二、三季度巢湖水华面积普遍高于一、四季度,总体上呈现年平均水华面积逐渐减小趋势,前五年的水华面积比后五年高。在空间上,巢湖西北部水华发生频率最高,西部水华比东部水华发生频率高,沿岸比湖中心发生频率高。巢湖水华整体呈现改善趋势。     

巢湖富营养化遥感监测

以巢湖为研究区,通过对蓝藻水华暴发程度与其光谱反射率之间关系的研究,确定MOD IS遥感影像识别水华暴发级别的阈值,对4类不同暴发程度蓝藻水华光谱特征进行遥感识别;进而确立巢湖水体富营养化评价方法,建立巢湖富营养化遥感反演模型,为实时监控巢湖水质,预警蓝藻水华暴发提供技术支持。     

巢湖蓝藻水华遥感监测初探

以巢湖为研究区,从2008年4月到11月,对巢湖水体的24个点位进行了连续的水体光谱测量,通过对蓝藻水华爆发程度与其光谱反射率之间关系的研究,确定遥感识别水华爆发级别的阈值,对四类不同爆发程度蓝藻水华光谱特征进行遥感识别,绘制巢湖蓝藻水华特征等级图。     

典型湖泊水华特征及相关影响因素分析

通过2011-2015年对太湖、巢湖和滇池水华高发季节的连续监测，以藻类密度和水华面积为判据评价了3个湖体的水华情况及变化趋势，探讨了水华发生的主要影响因素。结果表明：太湖水华程度以"轻度水华"为主，巢湖水华程度以"轻微水华"为主，滇池水华程度以"中度水华"为主；太湖、巢湖和滇池水华规模均以"零星性水华"为主；太湖和巢湖藻类密度与水温、pH、溶解氧、总氮、总磷和高锰酸盐指数均呈显著正相关，与透明度呈显著负相关，与氨氮无显著相关性；滇池藻类密度与水温、总磷和高锰酸盐指数均呈显著正相关，与透明度和氨氮呈显著负相关，与pH、溶解氧和总氮无显著相关性。     

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。     

"哨兵-3"卫星OLCI影像MPH算法反演太湖叶绿素a及藻草区分的研究

利用"哨兵-3"卫星OLCI影像数据,基于其619,665,681,709,753和885 nm中心波长对应的6个波段构建的最大特征峰高度(MPH)算法,采用SNAP 7. 0遥感专业软件,计算了典型日期太湖MPH算法得到的叶绿素a浓度、浮藻区、藻水混悬区、水草区的分布。结果表明:(1) MPH算法能够精确地识别太湖水草和蓝藻;(2) MPH算法能够提取稠密铺集水表层的"浮藻区",并区分出藻密度较小、水华现象轻微～轻度、蓝藻主要浸没在水面以下的"藻水混悬区"。与MODIS、VIIRS等常用的蓝藻水华遥感传感器相比,OLCI展现了更出色、更精细化的水生态遥感监测能力,可提高蓝藻水华预警预报水平。     

基于“哨兵-3A”OLCI影像的太湖蓝藻水华荧光基线高度指数信号特征分析

利用新型遥感数据"哨兵-3A"卫星OLCI影像数据,基于其665,681和708 nm波段构建的"荧光基线高度"指数算法,采用SNAP 6.0遥感专业软件,计算了2017年不同季节4个典型日期太湖FLH的全湖分布及蓝藻水华区信号强度特征。以完成了瑞利散射及气体吸收订正的3个波段的遥感反射率数据计算FLH图像,结果表明,FLH数值的"负偏"程度与蓝藻水华强度有很好的对应关系,FLH值"负偏"越大,蓝藻水华越严重,可以作为比较不同季节水华强度的有效遥感指标;富营养化较严重、较为浑浊、以蓝藻为优势种的内陆水体与大洋清洁、非蓝藻优势浮游植物水体的FLH"正偏"信号特征迥异。     

“MMA”技术路线在太湖蓝藻水华监测中的应用

通过对3S技术整合,提出"MMA"技术路线应用于蓝藻水华监测,包括监测、测绘、分析等关键步骤。对太湖蓝藻水华研究结果表明,总体规律一致,但又有所差异。一方面,太湖蓝藻密度(CBD)、叶绿素a(Chl-a)及水华频率分布图结果均呈现"西高东低"的空间分布规律;另一方面,太湖湖心区CBD和Chl-a浓度亦较高,而遥感监测后的水华频率图显示为无水华或频率小于1%。故应参照"MMA"技术路线,综合应用3S技术,并核验比对,弥补单项技术存在的不足,全面真实反映藻类水华情况。"MMA"技术路线既适用于水华监测,亦可推广至其他环境监测工作。     

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。     

基于遥感方法的巢湖水华月平均强度评价方法研究

以巢湖2009—2017年,每年4—10月(共63个月)的地面和遥感监测结果的日平均值作为基础数据,分别对地面和遥感监测指标求月平均值,根据各指标间的相关性,最终确定巢湖水华月平均强度评价的指标为藻密度、月累计水华面积、平均水华面积和大面积次数,对这4个指标分别采用分级赋分的方法进行评分,总评分等于4个指标评分之和,依据总评分的结果,将巢湖水华强度由弱至强分为5个等级。依据该评价方法,巢湖水华强度从4月—9月,基本由弱至强呈上升趋势,中间偶有波动,在9月前后达到峰值,水华强度一般为较强至强。     

环境一号卫星多光谱数据在巢湖蓝藻动态监测中的应用

采用环境一号卫星(HJ1A/1B)的多光谱(CCD)数据,通过影像预处理提取巢湖湖域蓝藻的归一化植被指数(NDVI),对巢湖湖域的蓝藻进行动态遥感监测,在GIS平台上计算蓝藻在研究时段内的平均空间分布、模拟其变化趋势及平均改善速度,结果表明,HJ1A/1B-CCD影像数据具有较高时空分辨率,对巢湖湖域蓝藻的识别能力强;巢湖湖域生态环境总体较好,蓝藻只是在局部湖域暴发,其中蓝藻极高密度区、高密度区呈团状、片状,主要集中分布在巢湖西湖区北部沿岸,并且为楔形向中心延伸;巢湖蓝藻暴发的湖域总体呈现改善趋势,但各区改善的程度、速度差异较大,原因复杂,尤其是西湖区北部沿岸不仅改善速度缓、改善程度不佳,甚至出现退化;巢湖西区应以治理为主、监测为重,东区则以着重监测。     

太湖水华的遥感分析

随着太湖流域的经济迅速发展,太湖湖体的富营养化程度日趋严重,特别是在20世纪的后期,水华频繁爆发。国家环保总局常规的水质监测是基于21个点位对全湖进行评价,完成一次采样耗时近1月,其对大面积水华现象的监测具有很大的局限性。文章利用遥感技术快速、大尺度、动态监测的特点,基于多个时相的TM影像对太湖的水温、悬浮物、叶绿素等水质参数的浓度和分布进行了遥感反演,进而对太湖水华的成因、发展程度、影响因素等方面进行分析,从而对太湖水华发生的特点,太湖的水质情况有一个全面的了解。     

生物监测中叶绿素a浓度与藻类密度的关联性研究

通过测定叶绿素a浓度、藻类密度和藻类分类计数等,获取"水华"水体生物监测数据。统计分析结果表明,叶绿素a浓度和藻类密度在蓝藻"水华"(微囊藻为优势种)暴发期间存在显著相关,并拟合出了回归直线。且叶绿素a浓度和藻类密度的自然对数比值也与藻类发生和兴衰存在着规律性联系。     

湖泊蓝藻水华监测与评价探讨

以长期的湖泊蓝藻监测实践工作为基础，提出了湖泊蓝藻水华监测的点位布设、采样（频次、层次、采集量等）、分析鉴定等技术方法，以太湖为例，在对近几年蓝藻水华暴发情况进行统计分析基础上，制定了蓝藻水华状况的定性描述、蓝藻水华暴发的等级划分标准。     

综合遥感与地面观测的巢湖水体富营养化评价

提出一种将地面观测数据空间插值与遥感反演结合的湖泊富营养化评价方法与业务化运行模式。对叶绿素a等可反演参数利用遥感影像反演,并利用实测值校正获得高精度反演结果;对总磷等不易反演参数采用空间插值获取全湖区数据,采用综合营养指数法对巢湖富营养化状态进行反演,获得2015年5月12日巢湖富营养化状态空间分布情况。结果表明,巢湖全湖为轻度和中度富营养化状态,呈现出西半湖高于东半湖的总体空间分布趋势。结合相关数据对巢湖富营养化成因进行推断,认为南淝河等上游河流各类营养物质输入量较大是造成西半湖北部富营养化严重的主要成因;西南部杭埠河等河流氮磷输入量较大,但其他营养物质输入较少,使得该区域总体呈现出富营养化程度偏低的现象。     

蠡湖综合整治十年来水环境变化的研究

对蠡湖2002-2012年湖体水质、富营养化状况和浮游植物种群进行了研究.结果表明,经过十年蠡湖综合整治工程,蠡湖水环境有了显著改善.TN、TP、NH3-N、CODMn和Chl-a浓度分别下降85.2％、70.4％、96.2％、55.3％和81.6％;TLI由70.9降至52.0,水体由中度富营养好转为轻度富营养;浮游植物种群结构有所演变,近二年种群结构呈现明显季节性差异,夏季蓝藻中的微囊藻成优势种,约占整个水体藻类密度的90％以上.蠡湖水质显著改善的同时,藻类水华情况未得到本质好转,在适宜的水文气象条件下易发生藻类水华.建议提高水体透明度,增加水体流动性,为进一步改善蠡湖水环境,乃至改善湖河小流域水环境起积极作用.