曹 暢,王勝蕾,李俊生,趙紅莉,申 維,謝 婭

(1:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)(2:中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，數(shù)字地球重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094)(3:北京大學(xué)遙感與地理信息研究所，北京 100871)(4:中國科學(xué)院大學(xué)電子電氣與通信工程學(xué)院,北京 100049)(5:中國水利水電科學(xué)研究院, 水資源研究所,北京 100048)

水體富營養(yǎng)化是水體中營養(yǎng)鹽增多而導(dǎo)致浮游植物爆發(fā)性生長的一種現(xiàn)象，富營養(yǎng)化的湖庫水體透明度和溶解氧濃度下降，容易暴發(fā)藍(lán)藻水華，對水環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重的威脅[1-3]. 因此，動(dòng)態(tài)監(jiān)測和評價(jià)湖庫水體的營養(yǎng)狀態(tài)具有非常重要的意義. 水體營養(yǎng)狀態(tài)的常規(guī)監(jiān)測方法是水面采集水樣并送到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測量葉綠素a、總氮、總磷等水質(zhì)參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，然后根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分級可以將水體營養(yǎng)狀態(tài)分為貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)和富營養(yǎng)[4-6]. 這種方法雖然精度較高但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)用高，而且只能獲得個(gè)別采樣點(diǎn)的結(jié)果. 與之相比，基于衛(wèi)星遙感監(jiān)測水體營養(yǎng)狀態(tài)具有快速、范圍廣、成本低等優(yōu)勢，適合開展大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測.

基于衛(wèi)星遙感監(jiān)測水體營養(yǎng)狀態(tài)主要是基于衛(wèi)星遙感反演的葉綠素a濃度計(jì)算水體營養(yǎng)指數(shù)，進(jìn)而得到水體的營養(yǎng)狀態(tài)[7-8]. Thiemann等利用IRE-1C數(shù)據(jù)反演德國梅克倫堡州湖泊水體中的葉綠素a濃度，基于卡爾森模型評價(jià)其水體的富營養(yǎng)化狀態(tài)[9]；Matthews等通過測量內(nèi)陸水體葉綠素a濃度，監(jiān)測非洲南部多個(gè)湖庫水體10年間的富營養(yǎng)化及其變化情況[10]. Gilerson等利用紅色和近紅外波段算法評價(jià)美國布拉斯加州的葉綠素a濃度，觀測該州湖泊水體的營養(yǎng)狀態(tài)[11]；朱利等利用GF-1號衛(wèi)星WFV數(shù)據(jù)對太湖葉綠素a濃度、透明度、懸浮物濃度進(jìn)行遙感監(jiān)測，并評價(jià)水體富營養(yǎng)狀態(tài)和水質(zhì)參數(shù)空間分布[12]；Le等在三波段算法的基礎(chǔ)上發(fā)展四波段解析算法提高三波段算法的性能，比較兩種算法在反演太湖葉綠素a濃度的精度，并對太湖營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)[13].

然而，由于內(nèi)陸水體光學(xué)特性復(fù)雜，受浮游植物、懸浮泥沙、有色可溶性有機(jī)物共同影響，而且隨區(qū)域和季節(jié)變化大，因?yàn)椴煌竟?jié)的水體溫度變化對于藻類生長的影響、地表徑流和風(fēng)速變化對于懸浮物的影響往往存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致很多湖庫水體葉綠素a反演算法都具有很強(qiáng)的區(qū)域和季節(jié)局限性[14-16]，因此限制了基于衛(wèi)星遙感的大范圍水體營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測. 與傳統(tǒng)的基于葉綠素a反演結(jié)果的營養(yǎng)狀態(tài)衛(wèi)星遙感監(jiān)測不同，Wang等[17]發(fā)展了基于水色指數(shù)的水體營養(yǎng)狀態(tài)等級評價(jià)方法，并且成功應(yīng)用于2012年全球大型湖庫水體營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)，利用文獻(xiàn)和公報(bào)中的100個(gè)水體實(shí)地監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價(jià)得到精度為80%，這為開展大范圍湖庫水體營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)奠定了基礎(chǔ).

隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，我國湖庫水體富營養(yǎng)化的趨勢較為嚴(yán)重，開展全國范圍內(nèi)重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測具有重要意義，有利于宏觀掌握全國湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的時(shí)空分布，為管理決策提供數(shù)據(jù)支持. 但是，《2018年中國生態(tài)環(huán)境狀態(tài)公報(bào)》只監(jiān)測了111個(gè)湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)，前幾年監(jiān)測的湖庫數(shù)量更少. 因此，非常有必要開展基于衛(wèi)星遙感的全國范圍內(nèi)湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測，作為公報(bào)的補(bǔ)充，一方面可以從空間上監(jiān)測更多的湖庫，另一方面可以從時(shí)間上追溯湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的變化. 因此本文將利用基于水色指數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法[17]，生產(chǎn)全國范圍內(nèi)重點(diǎn)湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)遙感監(jiān)測產(chǎn)品，進(jìn)而分析全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)空間分布規(guī)律及其主要影響因素.

1 數(shù)據(jù)源和研究區(qū)

1.1 數(shù)據(jù)源

搭載在Terra和Aqua衛(wèi)星的中分辨率成像光譜儀(MODIS)具有較高的時(shí)間分辨率，一天內(nèi)可以覆蓋全球兩次(部分赤道低緯度地區(qū)除外). MOD09數(shù)據(jù)是MODIS(Terra)的地表反射率產(chǎn)品，包含MODIS的1～7共7個(gè)波段. MOD09A1數(shù)據(jù)是八天合成的MOD09數(shù)據(jù)，降低了部分有云等質(zhì)量不好數(shù)據(jù)的影響而且將全球范圍劃分為460個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格分塊，便于生產(chǎn)大范圍產(chǎn)品并進(jìn)行時(shí)序產(chǎn)品疊加分析，因而在業(yè)務(wù)化的大范圍水質(zhì)監(jiān)測中具有重要優(yōu)勢. 因此本文選擇MOD09A1數(shù)據(jù)作為全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)業(yè)務(wù)化監(jiān)測的遙感數(shù)據(jù)源，利用覆蓋全國重點(diǎn)湖庫的18塊MOD09A1產(chǎn)品，網(wǎng)格分塊行列號包括：h23v04、h23v05、h24v04、h24v05、h25v03、h25v04、h25v05、h25v06、h26v04、h26v05、h26v06、h27v04、h27v05、h27v06、h28v05、h28v06、h28v07、h29v06.

1.2 研究區(qū)

MOD09A1數(shù)據(jù)的空間分辨率是500 m，為了降低岸邊混合像元或臨近像元的影響，本文主要研究面積大于5 km2的湖庫水體，也就是水體的聯(lián)通像元數(shù)量大于20個(gè).

在全國面積大于5 km2的湖庫中選擇了144個(gè)主要湖庫，包括111個(gè)湖泊和33個(gè)水庫. 111個(gè)湖泊中包括洱海等5個(gè)飲用水源地，也包括巢湖等較渾濁和撫仙湖等較清潔的106個(gè)非飲用水源地湖泊；33個(gè)水庫包括密云水庫等19個(gè)飲用水源地，以及于橋水庫等較渾濁和新安江水庫等較清潔的14個(gè)非飲用水源地水庫. 這些湖庫的空間分布覆蓋了中國的五大湖區(qū)，其中20個(gè)位于蒙新高原湖區(qū)，34個(gè)位于青藏高原湖區(qū)，7個(gè)位于云貴高原湖區(qū)，66個(gè)位于東部平原湖區(qū)，17個(gè)位于東北山地與平原湖區(qū).

2 研究方法

本文首先對MOD09A1地表反射率產(chǎn)品進(jìn)行離水反射率校正，然后提取湖庫水體分布范圍，進(jìn)而計(jì)算水色指數(shù)(FUI)，并利用FUI生產(chǎn)水體營養(yǎng)狀態(tài)等級，最后分析全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的空間分布規(guī)律.

2.1 離水反射率校正

MOD09A1是地表反射率產(chǎn)品，已對其7個(gè)波段進(jìn)行了氣溶膠校正、卷積云校正和瑞利散射校正[18]，但是沒有對天空光及太陽耀斑的水面反射進(jìn)行校正. 本文采用基于近紅外波段(NIR)和短波紅外波段(SWIR)的暗目標(biāo)法進(jìn)行校正[19]，將MOD09A1的地表反射率(R(λ))減去這個(gè)像元的近紅外和短波紅外的最小值，再除以π，轉(zhuǎn)換成離水反射率(Rrs(λ)).

2.2 湖庫水體提取

在對MOD09A1數(shù)據(jù)進(jìn)行離水反射率校正的基礎(chǔ)上，還要對湖庫的水體邊界進(jìn)行提取. 水體在短波紅外波段具有強(qiáng)吸收作用，因而水體像元在短波紅外波段反射率很低，相反陸地像元的反射率較高[20]，因此本文采用基于短波紅外波段灰度直方圖的雙峰谷值閾值自動(dòng)化確定的方法提取水體邊界[21]. 為了降低接近陸地區(qū)域混合像元和光學(xué)淺水的影響，將得到的水體部分向內(nèi)腐蝕一個(gè)像元. 最后，去除聯(lián)通像元數(shù)小于20的水體，只保留面積在5 km2以上的水體.

2.3 水色指數(shù)計(jì)算

利用Wang等[22]提出的從太湖MOD09數(shù)據(jù)產(chǎn)品中提取FUI指數(shù)的方法對全國主要湖庫的FUI指數(shù)進(jìn)行求解.FUI是一種比色表，將水體顏色從深藍(lán)色到黃褐色劃分為21個(gè)級別. 利用MODIS的第1(紅)、3(藍(lán))、4(綠)波段計(jì)算CIE顏色空間中的三刺激值[x]、[y]、[z][23]，并進(jìn)一步計(jì)算CIE顏色空間色度圖中找到顏色對應(yīng)的坐標(biāo)(x,y)，進(jìn)而找到色度角α，在FUI指數(shù)查找表中找到與色度角最接近的色度值，此值對應(yīng)的FUI值就是水體的FUI值[22].

2.4 基于FUI的營養(yǎng)狀態(tài)等級評價(jià)

采用基于FUI和紅波段閾值法對湖庫營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)[22]. 貧營養(yǎng)水體一般比較清潔，藻類濃度比較低，水體一般呈現(xiàn)藍(lán)色；富營養(yǎng)水體較為渾濁，藻類濃度較高，水體顏色多為黃綠色；中營養(yǎng)水體的藻類濃度以及水體顏色一般介于貧營養(yǎng)和富營養(yǎng)之間.FUI可以表示水體顏色，因此可以使用FUI的閾值分割來評價(jià)水體的營養(yǎng)狀態(tài)；當(dāng)FUI<7時(shí)，水體為貧營養(yǎng)；當(dāng)7≤FUI<10時(shí)，水體為中營養(yǎng)；當(dāng)FUI≥10時(shí)，水體為富營養(yǎng). 但是，也有一些中營養(yǎng)水體的FUI≥10，使用上述分割模型會(huì)被誤判為富營養(yǎng)水體. 通過分析發(fā)現(xiàn)這些誤判水體的紅波段離水反射率(Rrs(645))一般較小，因此增加一個(gè)閾值分割限制條件進(jìn)行二次限定：當(dāng)Rrs(645)<0.00625時(shí)，即使FUI≥10，水體仍然是中營養(yǎng)[22].

2.5 精度評價(jià)

可以利用與MODIS衛(wèi)星同步測量的水面實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算水體營養(yǎng)狀態(tài)等級，對MODIS監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行精度評價(jià). 于2018到2019年在太湖和于橋水庫分別獲取了12個(gè)和46個(gè)采樣點(diǎn)的葉綠素a濃度實(shí)測數(shù)據(jù)，利用這些葉綠素a濃度數(shù)據(jù)可以計(jì)算綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)[2]. 由于這些點(diǎn)大部分屬于富營養(yǎng)，為了增加貧營養(yǎng)水體的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從文獻(xiàn)[24]中獲取了2014-2016年青藏高原納木錯(cuò)、塔若錯(cuò)、色林錯(cuò)、多爾索洞錯(cuò)、赤布張錯(cuò)5個(gè)湖泊的透明度數(shù)據(jù)，利用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算公式：TLI(Chl.a)=10(2.5+1.086 ln Chl.a)、TLI(TP)=10(9.436+1.624 ln TP)、TLI(TN)=10(5.453+1.694 ln TN)、TLI(SD)=10(5.118-1.94 ln SD)、TLI(COD)=10(0.109+ 2.661 ln COD)(式中, 葉綠素a(Chl.a)單位為mg/m3；透明度(SD)單位為m; 其他指標(biāo)單位均為mg/L)可以計(jì)算綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，通過TLI數(shù)值大小和分級標(biāo)準(zhǔn)對湖庫水體進(jìn)行營養(yǎng)狀態(tài)分級[2]. 利用這63個(gè)采樣點(diǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的營養(yǎng)狀態(tài)等級與同步MODIS衛(wèi)星遙感監(jiān)測的營養(yǎng)狀態(tài)等級進(jìn)行對比，計(jì)算得到基于MODIS監(jiān)測營養(yǎng)狀態(tài)等級的總體精度為88.9%. 其中，貧營養(yǎng)的判別精度比較高，少量誤判主要發(fā)生在部分富營養(yǎng)和中營養(yǎng)之間. 總體上來說，營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)的精度基本上可以滿足大范圍應(yīng)用研究需求. Guan等[25]在2018年實(shí)地測量的葉綠素a濃度數(shù)據(jù)中有26個(gè)湖泊與本文研究區(qū)域一致，采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法計(jì)算26個(gè)湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)，有25個(gè)湖泊與本文研究結(jié)果相同，MODIS的監(jiān)測精度達(dá)到96.0%，鄒偉等[26]在2018年7-8月份采集了長江中下游地區(qū)19個(gè)湖庫水體的葉綠素a濃度，其中與本文研究區(qū)重疊的湖庫共有13個(gè)，基于葉綠素a濃度計(jì)算的營養(yǎng)狀態(tài)等級為12個(gè)湖庫為富營養(yǎng)化，1個(gè)湖庫為中營養(yǎng). 這13個(gè)湖庫中的12個(gè)的營養(yǎng)狀態(tài)調(diào)查結(jié)果與本文基于MODIS監(jiān)測的結(jié)果一致，精度為92.3%. Song等[27]對2014-2018年夏季全國面積大于80000 m2的湖庫進(jìn)行大范圍高精度水體透明度反演，利用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計(jì)算得到東北山地與平原湖區(qū)和東部平原湖區(qū)水體較多呈現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)，對比圖1，與本文研究的結(jié)果一致.

2.6 全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)及空間分析

基于上述技術(shù)流程，編寫IDL程序，實(shí)現(xiàn)基于MOD09A1數(shù)據(jù)的全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)產(chǎn)品自動(dòng)化批量生產(chǎn). 由于水色指數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法主要是基于藻類對水體顏色的影響，因此選擇藻類生長情況最好的夏季來分析全國重點(diǎn)湖庫水體營養(yǎng)狀態(tài)的空間分布情況，進(jìn)而分析其主要影響因素.

3 結(jié)果與討論

3.1 全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)空間分布格局

基于2018年6-8月之間的MOD09A1數(shù)據(jù)，生產(chǎn)了全國144個(gè)重點(diǎn)湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)夏季均值產(chǎn)品. 為了便于統(tǒng)計(jì)分析，將每個(gè)湖庫所有像元的營養(yǎng)狀態(tài)求一個(gè)均值，得到每個(gè)湖庫平均的營養(yǎng)狀態(tài)等級，其中貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、富營養(yǎng)的湖庫數(shù)量分別為23、34、87個(gè)，144個(gè)重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)空間分布如圖1所示，可以看出我國湖庫水體的營養(yǎng)狀態(tài)分布不均勻，東部湖庫水體以中到富營養(yǎng)狀態(tài)為主，尤其是長江中下游和東北山地與平原湖區(qū)湖庫水體富營養(yǎng)化比例非常高，西部湖庫水體以貧到中營養(yǎng)狀態(tài)為主，尤其是青藏高原湖區(qū)貧營養(yǎng)比例很高. 不同水體類型營養(yǎng)狀態(tài)等級比例如表1，其中湖泊型飲用水源地的富營養(yǎng)化比例要高于水庫型飲用水源地.

表1 基于MODIS監(jiān)測的2018年夏季全國重點(diǎn)湖庫中不同類型水體的營養(yǎng)狀態(tài)等級比例

五大湖區(qū)中各營養(yǎng)狀態(tài)等級所占的比例如圖2所示，東北山地與平原湖區(qū)水體富營養(yǎng)狀態(tài)比例最大，東部平原湖區(qū)次之，2個(gè)湖區(qū)均無貧營養(yǎng)狀態(tài)水體. 中營養(yǎng)狀態(tài)水體在蒙新高原湖區(qū)數(shù)量最多. 青藏高原湖區(qū)貧營養(yǎng)狀態(tài)水體數(shù)量最多，其次是云貴高原湖區(qū). 在五大湖區(qū)中各選1個(gè)典型湖泊，營養(yǎng)狀態(tài)分布如圖3所示. 其中，興凱湖(東北山地與平原湖區(qū)，中俄跨界湖)、巢湖(東部平原湖區(qū))水體富營養(yǎng)化程度較高；博斯騰湖(蒙新高原湖區(qū))整體上為中營養(yǎng)狀態(tài)；色林錯(cuò)(青藏高原湖區(qū))、撫仙湖(云貴高原湖區(qū))整體上為貧營養(yǎng)，水質(zhì)情況較好.

圖1 基于MODIS監(jiān)測的2018年夏季全國重點(diǎn)湖庫水體營養(yǎng)狀態(tài)等級分布

自然環(huán)境是影響水體營養(yǎng)狀態(tài)的重要因素. 青藏高原湖區(qū)的海拔較高, 多在3500 m以上，氣溫較低[28-29]，水中藻類進(jìn)行光合作用的速率受低水溫限制[30]，藻類數(shù)量一般較少，水體多為貧營養(yǎng)狀態(tài)[31]. 云貴高原湖區(qū)深水湖和淺水湖交錯(cuò)分布，該湖區(qū)水體營養(yǎng)狀態(tài)差異較大[32]. 東北地區(qū)的中部為平原, 周圍三面環(huán)山，位于平原地區(qū)的湖泊面積較小，且湖水較淺[33]，降水多集中在夏季，會(huì)帶入營養(yǎng)鹽等物質(zhì)，造成富營養(yǎng)狀態(tài)水體數(shù)量較多. 東部平原湖區(qū)人口密度高，面源污染帶來大量的營養(yǎng)鹽；同時(shí)長江中下游地區(qū)主要湖泊的水深多在10 m以下[34-35]，湖泊底泥在環(huán)境條件適宜時(shí)與湖水進(jìn)行交互，也成為營養(yǎng)鹽的主要來源之一[36]. 蒙新高原湖區(qū)降水少，蒸發(fā)強(qiáng)，該湖區(qū)草場退化且土地沙漠化，造成地表徑流減少，再加上水土流失導(dǎo)致入湖水體中營養(yǎng)鹽濃度上升，水體營養(yǎng)狀態(tài)較高[37-38].

人類活動(dòng)也是影響水體營養(yǎng)狀態(tài)的重要因素，湖泊的富營化水平與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程密切相關(guān)[39]. 東部平原湖區(qū)和東北山地湖區(qū)人口眾多，加上經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度快，工業(yè)點(diǎn)源污染以及農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染都會(huì)為周邊湖庫帶來營養(yǎng)物質(zhì)[40-41]，導(dǎo)致湖庫水體的營養(yǎng)狀態(tài)整體偏高. 青藏高原湖區(qū)海拔較高，自然環(huán)境較惡劣，人口密度小，城市化進(jìn)程緩慢，水體受人為干擾因素較小，水體多為貧營養(yǎng)狀態(tài).

3.2 營養(yǎng)狀態(tài)等級監(jiān)測結(jié)果與環(huán)境公報(bào)的對比

基于FUI的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法是利用影響水體顏色的葉綠素a和透明度信息，因此應(yīng)該使用藻類生長最充分的夏季，才能對比出來不同水體的差異. 而且很多北方和青藏高原湖庫在冬季結(jié)冰，也無法使用. 綜上所述，基于FUI的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法主要適用于夏季. 《2018中國生態(tài)環(huán)境狀態(tài)公報(bào)》監(jiān)測了111個(gè)湖庫2018年平均的營養(yǎng)狀態(tài)，其中有40個(gè)湖庫與本文研究區(qū)重疊. 經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，其中，有24個(gè)湖庫(占60%)的營養(yǎng)狀態(tài)與本文監(jiān)測結(jié)果一致，另外16個(gè)湖庫(占40%)的營養(yǎng)狀態(tài)不一致，主要是公報(bào)評價(jià)為中營養(yǎng)，而本文評價(jià)為富營養(yǎng). 公報(bào)方法與本文方法不同，主要體現(xiàn)在：(1)公報(bào)是基于葉綠素a、透明度、總氮、總磷、化學(xué)需氧量5個(gè)參數(shù)計(jì)算綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，而本文是基于水體顏色信息評價(jià)水體營養(yǎng)狀態(tài)，其中主要是利用了對水體顏色影響較大的葉綠素a和透明度信息；(2)公報(bào)一般是基于每月一次測量的少數(shù)幾個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)的評價(jià)結(jié)果，而本文是基于時(shí)間序列的全湖遙感圖像平均的結(jié)果. 本文的營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)方法可以作為公報(bào)的補(bǔ)充，一方面可以用于監(jiān)測公報(bào)沒有監(jiān)測的湖庫，另一方面對于公報(bào)監(jiān)測的湖庫，還可以補(bǔ)充其空間分布和時(shí)間變化信息.

圖2 基于MODIS監(jiān)測的2018年夏季全國五大湖區(qū)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)等級比例

圖3 基于MODIS監(jiān)測的2018年夏季全國五大湖區(qū)典型湖泊水體營養(yǎng)狀態(tài)

4 結(jié)論

本文以MODIS八天合成的地表反射率產(chǎn)品MOD09A1為遙感數(shù)據(jù)源，利用基于水色指數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)分級方法，監(jiān)測全國144個(gè)重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)等級. 利用63個(gè)水面實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算得到的營養(yǎng)狀態(tài)等級與同步MODIS衛(wèi)星遙感監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比，得到MODIS的監(jiān)測精度為88.9%，精度基本上可以滿足大范圍應(yīng)用研究需求.

利用經(jīng)過檢驗(yàn)的方法，基于MODIS數(shù)據(jù)生產(chǎn)了2018年夏季全國144個(gè)重點(diǎn)湖庫的營養(yǎng)狀態(tài)等級，分析了全國重點(diǎn)湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的空間分布情況(圖2). 貧營養(yǎng)、中營養(yǎng)、富營養(yǎng)的湖庫比例分別為16%、24%、60%，富營養(yǎng)化的比例很高. 營養(yǎng)狀態(tài)空間上分布不均勻，東部地區(qū)湖庫(主要是東部平原和東北山地與平原湖區(qū))多為富營養(yǎng)狀態(tài)，東北山地與平原湖區(qū)的富營養(yǎng)化湖庫比例最多達(dá)到94%，東部平原湖區(qū)的富營養(yǎng)化湖庫比例達(dá)到80%. 西部湖區(qū)湖庫(特別是青藏高原湖區(qū))多為貧營養(yǎng)狀態(tài)，青藏高原湖區(qū)貧營養(yǎng)湖庫比例達(dá)到62%，富營養(yǎng)化水體僅占9%. 海拔和地表溫度等自然因素與工業(yè)點(diǎn)源和農(nóng)業(yè)面源污染等人為因素是湖庫營養(yǎng)狀態(tài)的重要影響因素.