一、选题的目的和意义

近年来太湖流域经济发展较快,但是大量工业、农业用水及生活而产生的过多的富营养物质进入湖泊，使水体富营养化等环境问题严重，湖泊水体出现藻类大量繁殖并形成水华灾害的频率逐年增多,湖泊水环境所承受的压力日益加剧，蓝藻水华灾害已经直接威胁该流域的生态安全和沿湖居民的生产生活。近几年蓝藻灾害的影响范围和程度呈加重态势，例如2007年5月29日，太湖蓝藻突然暴发，无锡百万居民饮用水受到威胁，导致了一场严重的公共饮水危机。因此，必须加强对流域蓝藻水华暴发的动态监测和预警，采用可视化手段对太湖蓝藻进行监测及预警，为政府相关部门分析蓝藻季节动态变化及暴发形势，及时打捞蓝藻提供支持。

本课题设计利用HJ1A/1B-CCD数据,采用蓝藻水华遥感识别方法分别提取若干年若干月份的蓝藻水华影像,分析太湖蓝藻水华时空分布特征，加强蓝藻水华光谱特征研究和业务化应用，将有利于定量反演我国富营养化问题的主要湖泊蓝藻密度，准确地解译或提取蓝藻水华分布范围和集聚程度，估算生物量，评价蓝藻水华发生等级和发生频率，并科学高效地对其进行预警监测。研究蓝藻水华时空变异特征，从不同的时间尺度研究水华空间分布特征、集聚面积、月份变化和季节演化特征等，为动态监测太湖蓝藻水华的提供参考。

二、本题的研究现状及开题前的准备工作

1、蓝藻水华监测数据源

本课题拟使用环境1号卫星中分辨率宽覆盖多光谱可见光相机（HJ-1CCD）数据，其具有较好的数据空间分辨率，且有良好的抗云层干扰能力，2天一次的时间分辨率基本可以满足太湖蓝藻监测预警的需求，4个波段的设置（3个可见光、1个近红外）能够满足目视解译和植被指数自动提取的条件，具备业务化运行能力，在太湖蓝藻遥感监测及预警方面优势明显。

2、蓝藻水华监测的基本原理

蓝藻作为低等植物，广泛分布于各种水域及潮湿环境，在富营养湖泊中频发水华。蓝藻细胞内除含叶绿素和类胡萝卜素外，尚含有藻蓝素，部分种类含有藻红素色素。太湖蓝藻水华优势种由铜绿微囊藻、水华微囊藻和惠氏微囊藻等构成。

蓝藻单位面积生物量大，在湖面表层形成中度乃至重度集聚的稠厚藻层，细胞结构易于太阳辐射的透入和反射，遥感影像表现为相对高于其他陆生植被的可见光波段反射率。红外波段的极高反射率缘由藻层中蓝藻细胞数量巨大密集堆积，强烈反射近红外辐射所致。陆生植被近红外反射率虽高，与高度集聚的蓝藻水华相比，受到植被覆盖度、长势、冠层结构、阴影等复杂因素影响，遥感影像地物单位面积的反射绩效略差。

蓝藻水华与陆生植被反射光谱的差别：蓝藻水华呈大片分布、鲜绿色、稠糊状，而陆生植被新老叶片同时在树冠层中细胞及叶面结构复杂水分含量相对较少，总体上以暗绿、墨绿为主。与陆生植被相比，蓝藻水华在绿色波段和近红外波段具有更高的反射率，在可见光波段整体反射率略高于陆生植被。