富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法與流程

技術(shù)特征：

1.一種富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)構(gòu)建分離含藻水體和含草水體的藻草指數(shù)(AGI)；

其中，所述對分離含藻水體和含草水體的藻草指數(shù)(AGI)是指基于藍(lán)藻水華、沉水植物和浮葉/挺水植物光譜響應(yīng)特征，以藍(lán)光與短波近紅外波段為基線，選擇綠波段的差值表達(dá)形式，并以該指數(shù)作為含藻水體和含草水體遙感監(jiān)測基本指數(shù)；其表達(dá)形式為：

式中，R_rc，λ為MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)經(jīng)過瑞利散射校正后獲得的中心為λ波段的水體遙感反射比；

2)構(gòu)建識別高渾濁水體的渾濁水體指數(shù)(TWI)以及區(qū)分沉水植被和浮葉/挺水植被的浮游藻類指數(shù)(FAI)；

其中，識別高渾濁水體的渾濁水體指數(shù)(TWI)具體表達(dá)形式如下：

3)獲取AGI、TWI以及FAI指數(shù)的分類閾值；

基于歷史獲取的MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，結(jié)合富營養(yǎng)化湖泊野外實(shí)測數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，獲取分離含藻水體和含草水體的AGI閾值、識別高渾濁水體的TWI閾值以及區(qū)分沉水植物與浮葉/挺水植物的FAI閾值；

4)構(gòu)建基于MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的藍(lán)藻水華和水生植被的遙感同步監(jiān)測方法；

基于前述閾值，采用分類決策樹實(shí)現(xiàn)對藍(lán)藻水華和水生植被進(jìn)行遙感同步監(jiān)測，在對多幅時(shí)間序列的衛(wèi)星影像處理后獲取富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的年際、月際變化規(guī)律及其空間分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述AGI、TWI和FAI指數(shù)建立在MODIS衛(wèi)星影像的輻射定標(biāo)、幾何糾正和大氣瑞利散射校正的基礎(chǔ)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟1)和步驟2)中，藍(lán)藻水華、沉水植物和浮葉/挺水植物光譜響應(yīng)特征來自于湖泊野外實(shí)測的光譜數(shù)據(jù)R_rs，采用的監(jiān)測儀器為美國ASD公司的FieldSpec FR 地面光譜監(jiān)測儀(350-2500nm)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟2)中區(qū)分沉水植被和浮葉/挺水植被的浮游藻類指數(shù)(FAI)具體表達(dá)形式如下：

。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟1)中，氣溶膠類型參照SeaDas的LUT的結(jié)果，氣溶膠厚度參照湖泊地區(qū)常年監(jiān)測結(jié)果范圍，衛(wèi)星觀測角則依據(jù)太陽、衛(wèi)星和湖泊的相對位置確定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟1)至3)中，應(yīng)用于MODIS影像的波段是λ_BLUE＝469nm，λ_GREEN＝555nm，λ_RED＝645nm，λ_NIR＝859nm，λ_SWIR＝1240nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化湖泊藍(lán)藻水華和水生植被的MODIS衛(wèi)星同步監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟4)中，在已知AGI、TWI和FAI分類閾值的前提下，分類決策樹流程具體如下：

(1)獲取MODIS R_rc數(shù)據(jù)，逐像元計(jì)算AGI、TWI以及FAI指數(shù)；

(2)采用TWI閾值識別高渾濁水體，排除高渾濁水體干擾；

(3)對排除高渾濁水體的R_rc數(shù)據(jù)用AGI閾值分離含藻水體和含草水體；

(4)對于含藻水體，利用FAI＝-0.004識別藍(lán)藻水華和一般湖水；對于含草水體，利用FAI閾值區(qū)分一般湖水、沉水植物和浮葉/挺水植物；

根據(jù)前述流程，獲取全湖的藍(lán)藻水華、沉水植物與浮葉/挺水植物空間分布情況。