HY-1C/D卫星CZI数据监测湖泊藻华的适用性评价与方法选择

摘要

随着湖泊富营养化加剧,蓝藻水华频发暴发,藻华的卫星遥感监测面临着中高空间分辨率卫星过境时间长、中低空间分辨率卫星数据在小型湖泊监测能力不足的问题。海洋水色业务卫星海洋一号C星和D星（HY-1C/D）搭载的海岸带成像仪CZI （Coastal Zone Imager）具有50 m空间分辨率,3 d重访周期,是内陆中小型湖泊藻华遥感监测的重要数据源。本文构建了以CZI数据的绿光（560 nm）—近红外波段（825 nm）连线作为基线,红光波段（650 nm）到该基线的垂直距离作为藻华识别指数AFAH （Adjusted Floating Algae Height）,并将其应用在4个典型的富营养化湖泊（太湖、巢湖、滇池、星云湖）,评价了其在湖泊藻华遥感监测方面的适用性和不确定性。结果表明:（1）在无云的理想条件下4种藻华识别指数的藻华识别精度高于0.93;在非理性条件下的藻华识别方面,AFAH优于NDVI （Normalized Difference Vegetation Index）、DVI （Difference Vegetation Index）和VB-FAH （Virtual baseline floating macro Algae Height）,对太阳耀斑、云、气溶胶厚度敏感性较低;（2）采用最大梯度法确定了单景影像的AFAH的藻华提取阈值,太湖、巢湖、滇池、星云湖有藻华的数据共180景,AFAH藻华提取阈值的统计均值为0.041,标准差为0.013;（3） 2019年7月到2021年7月期间4个湖泊的藻华发生频率空间分布结果与已有研究一致,藻华暴发频率大于5%的面积分别为609.05 km~2、134.43 km~2、20.91 km~2、14.50 km~2,主要集中在太湖竺山湾、梅梁湾、太湖西部,巢湖西部,滇池和星云湖分散状全湖分布。研究表明,AFAH可以应用于仅包含一个近红外波段的中高空间分辨率卫星,可拓展到多源卫星数据的藻华业务化监测,以提高观测频次。