基于组合光谱指数的巢湖典型水质参数反演研究

摘要

叶绿素a浓度和透明度作为与光谱特征相关的水质参数,是遥感反演水体质量的重要指标.以安徽巢湖为研究区域,利用2016年1～9月的地面水质监测数据和对应的2016年4个时期的资源和高分卫星的遥感影像,基于水体光谱特征使用K均值与支持向量机将水体分为叶绿素a主导、透明度主导、共同主导3类,并建立了用于反演叶绿素a和透明度的创新光谱指数NDWC和NDWS.反演叶绿素a浓度时,使用NDWC反演叶绿素a主导和共同主导型水体,使用RVIgreen反演透明度主导型水体,均方根误差RMSE为0.0443mg/L,优于传统光谱指数NDVI(0.0534 mg/L)和机器学习算法GDBT(0.0515 mg/L);反演透明度时,使用NDWS反演透明度主导和共同主导型水体,使用G反演叶绿素a主导型水体,均方根误差RMSE为0.0224 m,优于传统光谱指数NDVI(0.0306 m)和KNN算法(0.0272 m).将该方法应用于巢湖2016年4个时期的遥感影像评估巢湖水质,结果表明:第二时期(4月和6月)整体叶绿素a浓度最高,透明度最低;第一时期(3月)和第四时期(9月和11月)次之;第三时期(8月)整体叶绿素a浓度最低,透明度最高.整体而言,巢湖水域的东部湖区水质优于西部湖区.