张运林等在湖泊营养状态的光学表征及遥感应用研究取得进展

来源: 南京地理与湖泊研究所

在国家自然科学基金等项目的资助下,张运林研究小组在湖泊营养状态指数(TSI)光学表征及遥感应用等方面取得重要进展,这一进展对湖泊的研究具有重要的意义。


张运林等在湖泊营养状态的光学表征及遥感应用研究取得进展

TSI与不同水体组分吸收之间的定量化关系及验证


吸收系数是湖泊水体生物化学特性的综合反映,也是生物光学模型反演水质参数的纽带与桥梁。那么吸收能否定量表征水体TSI的变化?能否实现TSI的直接反演?基于全国不同区域不同营养状态的27个湖泊定位观测数据,研究系统分析了色素颗粒物、非色素颗粒物等不同水体组分吸收系数与TSI之间的耦合关系,遴选出表征TSI的最佳光学因子,构建了基于吸收系数的TSI的光学模型,据此提出并验证了TSI的遥感反演方法。结果表明,水体组分吸收系数能够充分地反映TSI的变化且两者存在较为稳定的定量化关系。其中,水体总吸收(除纯水外,at-w(440))是表征TSI最佳光学因子,两者定量关系为: TSI=12.14*ln(at-w(440))+45.69。利用此关系和QAA算法,构建了基于Landsat 8 OLI数据的TSI反演方法,其在千岛湖、纳木错等水体的验证精度优于78%。


张运林等在湖泊营养状态的光学表征及遥感应用研究取得进展

基于Landsat 8 OLI数据的TSI反演方法


本研究对于打破传统方法的桎梏,实现湖泊营养状态快速和实时动态监测与评价具有重要现实意义,也为水体营养状态遥感评价通用性模型的构建提供了基础理论依据。相关成果发表在遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment上(Shi et al., 2019, 232: 111349)。


张运林等在湖泊营养状态的光学表征及遥感应用研究取得进展


研究背景


传统营养状态评价方法需进行大量水质参数的测定,持续时间长、过程复杂、无法实现时空连续性监测。遥感技术的应用有效弥补传统方法在时空连续性性的不足,但遥感提取传统方法大都间接基于单个或多个TSI指标的遥感估算,存在着精度低、通用性差等不足。

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