[发明专利]富营养化湖泊蓝藻水华和水生植被的MODIS卫星同步监测方法

摘要

本发明提供一种富营养化湖泊蓝藻水华和水生植被的MODIS卫星同步监测方法，包括：基于野外实测光谱数据，结合蓝藻水华、沉水植被和浮叶/挺水植被的光谱特点，构建能够分离含藻水体和含草水体的藻草指数(AGI)；结合识别高浑浊水体的浑浊水体指数(TWI)以及区分沉水植被和浮叶/挺水植被的浮游藻类指数(FAI)，确定基本分类方法；在历史获取的MODIS卫星数据的基础上，确定AGI、TWI以及FAI的分类阈值；最终完成分类决策树构建，实现蓝藻水华、沉水植被和浮叶/挺水植被在MODIS卫星影像上的同步监测。基于该方法，可准确获取富营养化湖泊蓝藻水华、沉水植被和浮叶/挺水植被的年际、月际变化规律及其空间分布。

主权项

1.一种富营养化湖泊蓝藻水华和水生植被的MODIS卫星同步监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)构建分离含藻水体和含草水体的藻草指数AGI；其中，所述分离含藻水体和含草水体的藻草指数AGI是指基于蓝藻水华、沉水植物和浮叶/挺水植物光谱响应特征，以蓝光与短波近红外波段为基线，选择绿波段的差值表达形式，并以该指数作为含藻水体和含草水体遥感监测基本指数；其表达形式为：式中，Rrc，λ为MODIS卫星数据经过瑞利散射校正后获得的中心为λ波段的水体遥感反射比；2)构建识别高浑浊水体的浑浊水体指数TWI以及区分沉水植被和浮叶/挺水植被的浮游藻类指数FAI；其中，识别高浑浊水体的浑浊水体指数TWI具体表达形式如下：3)获取AGI、TWI以及FAI指数的分类阈值；基于历史获取的MODIS卫星数据，结合富营养化湖泊野外实测数据，以统计学的方法，获取分离含藻水体和含草水体的AGI阈值、识别高浑浊水体的TWI阈值以及区分沉水植物与浮叶/挺水植物的FAI阈值；4)构建基于MODIS卫星数据的蓝藻水华和水生植被的遥感同步监测方法；基于前述阈值，采用分类决策树实现对蓝藻水华和水生植被进行遥感同步监测，在对多幅时间序列的卫星影像处理后获取富营养化湖泊蓝藻水华和水生植被的年际、月际变化规律及其空间分布；其中，分类决策树流程具体如下：4.1)获取MODIS Rrc数据，逐像元计算AGI、TWI以及FAI指数；4.2)采用TWI阈值识别高浑浊水体，排除高浑浊水体干扰；4.3)对排除高浑浊水体的Rrc数据用AGI阈值分离含藻水体和含草水体；4.4)对于含藻水体，利用FAI＝‑0.004识别蓝藻水华和一般湖水；对于含草水体，利用FAI阈值区分一般湖水、沉水植物和浮叶/挺水植物；根据前述流程，获取全湖的蓝藻水华、沉水植物与浮叶/挺水植物空间分布情况。