基于MODIS的淡水湖泊富营养化状况遥感监测

摘要

我国是联合国认定的“水资源紧缺”国家，而且水环境也令人担忧：污染物排放量远远超过水环境容量，江河湖泊普遍遭受污染，全国75％的湖泊出现不同程度的富营养化，生态用水缺乏，水环境恶化加剧……因此，确定被污染水域范围及其污染程度，以便采取有效治理措施，已是我国水环境保护工作的燃眉之急。
　　 本文利用新兴的遥感技术，采用具有独特优势的Terra卫星上的MODIS传感器接收的数据，实时地对淡水湖泊水体富营养化状况进行监测。目前国内外学者基于MODIS平台对水体富营养化状况监测的研究较少。本文的目的就在于利用空间信息技术，建立并改进基于MODIS数据的水水体提取理论模型和方法，进而对洞庭湖湖泊水体污染状况进行研究。
　　 论文从遥感基本原理，包括电磁辐射、常见地物（主要是含有不同叶绿素浓度的水体）的光谱特征引入MODIS遥感数据预处理方法及其数据特性等相关介绍，阐述了湖泊富营养化的概念、成因及危害，然后提出利用MODIS数据进行洞庭湖主体湖区水体信息提取的指数模型、监督分类模型和决策树模型并进行比较应用，最终确定采用指数模型中的修正归一化差分水指数模型MNDWI进行水体提取。本研究中重点建立了线性混合像元分解模型及其改进模型和水温监测模型（WST）来对洞庭湖湖区的水体叶绿素a相对浓度进行评价，得出洞庭湖富营养化状况，然后利用历史文献资料来检验监测结果的正确性，最后将此两种模型应用于太湖地区以鉴定其通用性，到此完成本论文的全部研究。
　　 MODIS遥感数据可以免费获得，是当今世界新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，具有中等空间分辨率、高时间分辨率等优势，文中使用的模型也简单易行，因此对于环保部门进行水体水质监测具有较高的实用价值，也为政府相关部门进行水环境治理提供了一定的理论依据。