【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)方法需進(jìn)行大量水質(zhì)參數(shù)的測(cè)定，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、過(guò)程復(fù)雜、無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)空連續(xù)性監(jiān)測(cè)。遙感技術(shù)的應(yīng)用有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法在時(shí)空連續(xù)性性的不足，但遙感提取傳統(tǒng)方法大都間接基于單個(gè)或多個(gè)TSI指標(biāo)的遙感估算，存在著精度低、通用性差等不足。在國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，張運(yùn)林研究小組在湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TSI)光學(xué)表征及遙感應(yīng)用等方面取得重要進(jìn)展。
 

TSI與不同水體組分吸收之間的定量化關(guān)系及驗(yàn)證
 

　　吸收系數(shù)是湖泊水體生物化學(xué)特性的綜合反映，也是生物光學(xué)模型反演水質(zhì)參數(shù)的紐帶與橋梁。那么吸收能否定量表征水體TSI的變化？能否實(shí)現(xiàn)TSI的直接反演？基于全國(guó)不同區(qū)域不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的27個(gè)湖泊定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究系統(tǒng)分析了色素顆粒物、非色素顆粒物等不同水體組分吸收系數(shù)與TSI之間的耦合關(guān)系，遴選出表征TSI的佳光學(xué)因子，構(gòu)建了基于吸收系數(shù)的TSI的光學(xué)模型，據(jù)此提出并驗(yàn)證了TSI的遙感反演方法。結(jié)果表明，水體組分吸收系數(shù)能夠充分地反映TSI的變化且兩者存在較為穩(wěn)定的定量化關(guān)系。其中，水體總吸收(除純水外，at-w(440))是表征TSI佳光學(xué)因子，兩者定量關(guān)系為: TSI=12.14*ln(at-w(440))+45.69。利用此關(guān)系和QAA算法，構(gòu)建了基于Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)的TSI反演方法，其在千島湖、納木錯(cuò)等水體的驗(yàn)證精度優(yōu)于78%。
 

基于Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)的TSI反演方法
 

　　本研究對(duì)于打破傳統(tǒng)方法的桎梏，實(shí)現(xiàn)湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)快速和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，也為水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)遙感評(píng)價(jià)通用性模型的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。相關(guān)成果發(fā)表在遙感領(lǐng)域期刊Remote Sensing of Environment上(Shi et al., 2019, 232: 111349)。