[發(fā)明專利]富營養(yǎng)化湖泊真光層外藻總量遙感間接監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711339000.4
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108152289B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉超;胡旻琪;馬榮華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G06K9/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發(fā)明提供一種富營養(yǎng)化湖泊真光層外藻總量遙感間接監(jiān)測方法，包括：在模擬藻華和非藻華藻類垂向分布基礎(chǔ)上，通過Ecolight輻射傳輸模擬，構(gòu)建真光層外藻類葉綠素a平均濃度與真光層內(nèi)葉綠素a平均濃度或者真光層深度之間的定量關(guān)系，繼而在已知真光層內(nèi)葉綠素a平均濃度或者真光層深度遙感反演的基礎(chǔ)上，間接實現(xiàn)對真光層外藻總量的遙感監(jiān)測。基于該方法，可為最終準(zhǔn)確獲取富營養(yǎng)化湖泊水柱內(nèi)乃至整個湖泊內(nèi)藻總量的年際、月際變化規(guī)律及其空間分布服務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及富營養(yǎng)化湖泊真光層外藻總量遙感間接監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

遙感技術(shù)提供了快速大范圍監(jiān)測藍(lán)藻的可能。藍(lán)藻水華爆發(fā)，水體中葉綠素含量顯著升 高，導(dǎo)致水體光譜特征發(fā)生變化，通常藍(lán)藻覆蓋區(qū)域光譜特征與無藻湖面有較為明顯的差異。 湖泊水色遙感可以利用多種性在傳感器探測以及反演內(nèi)陸水體葉綠素等水色要素參數(shù)。因此， 可以利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測藍(lán)藻水華。目前MODIS、CBERS-1、TM、ETM以及IRS-P6、LISS-3 等遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)廣泛用于藍(lán)藻水華監(jiān)測(段洪濤，2008)。

目前，相關(guān)學(xué)者們已經(jīng)研發(fā)了多種估算湖泊表層水體藻類含量的方法(馬榮華等，2010)。 事實上，遙感監(jiān)測藻華的面積會在短時間內(nèi)產(chǎn)生很大的變化。同時，外界水動力或環(huán)境因子 的變化改變了藻類的垂向分布結(jié)構(gòu)，從而引起表面上看似的短時間內(nèi)藻華突然暴發(fā)或消失 (Beaver et al.,2013；Blottière et al.,2013；Ndong et al.,2014)。因此，藻類垂向結(jié)構(gòu)的變化使 得只監(jiān)測水表面藻華不能反映整個水體的富營養(yǎng)化狀況，同時也影響水體光學(xué)參數(shù)遙感反演 的精度(Stramska and Stramski,2005)和色素生物量的估計(Silulwane et al.,2010)。

遙感探測到的信號不僅包括水體表層的信息，還反映了一定深度內(nèi)水下光場的結(jié)構(gòu)，遙 感反射比對真光層內(nèi)的水體光學(xué)組分的垂向非均勻分布具有響應(yīng)(薛坤，2016)。與藻類垂向 均一分布相比，藻類垂向非均勻分布影響了遙感反射比的大小及光譜形狀(Kutser et al., 2008)，因此，開展真光層內(nèi)藻總量的計算成為遙感估算整個水柱內(nèi)藻總量的基礎(chǔ)。

但是，整個水柱內(nèi)的藻總量信息由真光層內(nèi)和真光層外兩部分組成，由于遙感幾乎無法 探測到真光層外的水體信息，因此，只能考慮通過可遙感監(jiān)測的真光層內(nèi)的藻類信息或者水 體表觀參量，來間接估算真光層外的藻總量信息。對于富營養(yǎng)化湖泊而言，構(gòu)建基于遙感反 射比的真光層外藻總量間接估算模型，是利用衛(wèi)星遙感手段反演巢湖藍(lán)藻總量，反映整個湖 泊的富營養(yǎng)化狀況，以及湖泊藍(lán)藻水華生態(tài)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警重要的技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種富營養(yǎng)化湖泊真光層外藻總量遙感間接監(jiān)測方法。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種富營養(yǎng)化湖泊真光層外藻總量遙感間接監(jiān)測方法，所述方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建藻類不同垂向分布條件下水體光學(xué)參量數(shù)據(jù)庫；

通過模擬藻類在藻華與非藻華條件下垂向分布，基于富營養(yǎng)化湖泊實測水體固有光學(xué)特 性，經(jīng)過Ecolight輻射傳輸模擬，構(gòu)建與藻類不同垂向分布相配套的水體表觀光學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù) 庫。

2)基于步驟1)的水體表觀光學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，計算獲取非藻華條件下真光層外葉綠 素a平均濃度與真光層內(nèi)葉綠素a平均濃度之間的定量關(guān)系；

3)基于步驟1)的水體表觀光學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，計算獲取藻華條件下真光層外葉綠素 a平均濃度與真光層深度之間的定量關(guān)系；

4)基于衛(wèi)星R_rc數(shù)據(jù)和步驟1)的水體表觀光學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)構(gòu)建真光層內(nèi)藻總量的 遙感估算模型，實現(xiàn)真光層外藻總量的間接遙感監(jiān)測。