基于遥感反射率的太湖优势藻识别方法

作者：朱雨新; 李云梅; 张玉; 王怀警; 蔡小兰; 成鑫; 吕恒

来源：湖泊科学, 2022, 1-17.

• 太湖
• 遥感反射率
• 优势藻种
• 分类模型

我国淡水湖库频发水华，不同类群形成的水华特征、危害及其治理方法差异显著，因此，如何区分不同藻种的遥感反射率特征，获取湖泊优势种信息是一个亟待解决的科学问题。研究基于室内藻种培养实验，培养了富营养化湖泊中的典型蓝藻和绿藻藻种，其中，蓝藻包括铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、假鱼腥藻（Pseudanabaena sp.）和束丝藻（Aphanizomenon sp.），绿藻包括小球藻（Chlorella sp.）以及四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）；基于实测的遥感反射率，经归一化处理后，分析了不同藻种的遥感反射率特征，构建了DI（difference index）指数以及ADI（algae distinguish index）指数，建立了藻种分类模型，利用验证集数据进行检验，整体识别精度达77.55%，Kappa系数为0.7178。将分类方法应用于太湖野外实测遥感反射率数据集中，结果与实测的生物量数据有较好的匹配；将模型应用于太湖OLCI（ocean and land colour instrument）影像数据，获得了2019年12月和2020年8月太湖冬季和夏季的优势藻种分布，总体而言，太湖蓝藻占比在夏季及冬季均高于绿藻，其中微囊藻显示出较明显的优势，且夏季优势地位明显高于冬季。从季节及空间分布上看，冬季太湖微囊藻主导区域分布在北部及南部湖湾，假鱼腥藻主导区域主要位于湖心，极少部分束丝藻及栅藻零散分布；夏季，太湖大部分水域的优势藻种为微囊藻，假鱼腥藻主导区域分布于湖心及南部，其余3种藻种的主导区域仍只占一小部分并零散分布。优势藻种遥感识别模型的构建，可为湖泊水环境遥感监测和水华的预测预防提供技术支持。

• 单位
  虚拟地理环境教育部重点实验室; 南京师范大学; 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心