内陆湖泊水质参数反演及富营养化评价

摘要

湖泊肩负着灌溉、防洪防旱、水路运输、提供水产品、旅游观光等重要作用，同时也是局部气候的调节器。但是，近年来由于人们环保意识的淡漠，导致我国大多数的湖泊出现了不同程度的富营养化状况，这严重影响了湖泊的功能。因此，本文利用遥感技术反演了昆承湖湖区的水质参数浓度，并且对湖区的水质富营养化状况作了评价，为治理湖区水质的富营养化提供了依据。
　　 遥感数据的预处理是遥感反演水质参数浓度的重要环节。对于实测数据的预处理，首先把实测得到亮度值曲线转换成反射率值曲线；然后对其作归一化和一阶微分处理。对于ETM+的预处理，首先在湖区周围均匀选取地面控制点，运用二次多项式校正模型和双线性内插法以小于1个像元的误差完成几何精校正；然后，运用归一化差异水体指数MNDVI完整提取出湖区；最后，采用FLAASH和黑暗像元法分别进行大气精校正，并选用了精度较好的FLAASH（误差在±15％以内）校正结果，完成ETM+的预处理工作。
　　 归一化反射率光谱和一阶微分光谱与叶绿素a和悬浮物浓度作相关性分析的结果表明：叶绿素a和悬浮物的敏感波段分别为ETM+的2、3、4波段和第1、2波段。并且，建立了叶绿素a和悬浮物的半经验遥感定量反演关系式，其置信度为99.9％；方均根误差分别为1.409mg/m3和1.452mg/L，远小于样本极差值。同时，还以水质参数的固有光学特性为中间变量，利用半分析方法建立了叶绿素a的反演关系式，其置信度为99.5％、方均根误差为2.172mg/m3。与半经验反演关系式显著性和精度的对比分析结果表明，半经验法反演叶绿素a浓度的效果略好。
　　 利用叶绿素a浓度估算总磷、总氮和高锰酸盐指数含量的结果，分别用综合营养状态指数法、模糊综合评价法和灰色聚类法对采样点的水质进行了富营养化评价。评价结果显示，采样点的水质都处于中度富营养化状态。对比分析三种方法的优劣和适用范围，选用了能够与遥感图像结合使用的综合营养状态指数法对整个湖区的水质进行了评价，并且制作了湖区水质状态的分布图和统计图，还结合实地考察对评价结果作了简要分析。