连云港主要入海河流叶绿素a及综合营养状态指数遥感定量反演

作     者：王林 王祥 周超 王新新 孟庆辉 陈艳拢 WANG Lin;WANG Xiang;ZHOU Chao;WANG Xin-xin;MENG Qing-hui;CHEN Yan-long

作者机构：国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2023年第43卷第10期

页      面：3314-3320页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0703[理学-化学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(42076186 41906156)资助 

主　　题：叶绿素a 综合营养状态指数 遥感定量反演 入海河流 连云港 

摘      要：入海河流是陆源污染物向海洋输送过程的关键环节,其富营养化对区域生态环境及人类生活安全构成严重威胁。由于习近平生态文明思想的深入贯彻,“河长制、“湾长制等管理制度的广泛推行,以及污染防治攻坚战的全面打响,入海河流与近岸海域的水质状况得到稳步改善,但仍存在波动,污染防治形势依然严峻,实时有效的大范围遥感监测能力亟待加强。随着近年来高分卫星与无人机遥感技术的迅速发展,如何将定量遥感技术应用于河流水体的生态环境要素监测,从而推进污染防治水平进一步提升已成为该领域研究热点。基于2022年6月期间在连云港境内蔷薇河、临洪河、古泊善后河及灌河获取的叶绿素a、总磷、总氮浓度等实测数据,并采用Sentinel-2A MSI L2A卫星影像,开展了连云港主要入海河流叶绿素a及综合营养状态指数[TLI(Σ)]遥感定量反演研究。结果表明,叶绿素a浓度、综合营养状态指数与可见光波段反射率的相关性明显高于其他波段,尤以490、560、665 nm三个波段最佳,其中R(λ)与Chl a的相关系数分别为-0.697、-0.681、-0.693,R(λ)与TLI(Σ)的相关系数分别为-0.728、-0.744、-0.706,可作为建模的敏感波段;经反演模型的精度对比发现,以R(665)为自变量,在叶绿素a浓度对数坐标下的乘幂模型为其遥感定量反演的最优模型(R^(2)=0.67,MAPE=47.34%,RMSE=12.89μg·L^(-1)),而以R(560)为自变量的乘幂模型是综合营养状态指数遥感定量反演的最优模型(R^(2)=0.61,MAPE=4.36%,RMSE=3.45);将最优模型应用于2022年6月25日Sentinel-2A MSI L2A影像,得到连云港主要入海河流叶绿素a浓度和综合营养状态指数的空间分布结果,发现蔷薇河/临洪河、古泊善后河及灌河均处于富营养化状态,叶绿素a浓度和综合营养状态指数均以蔷薇河/临洪河最高,古泊善后河次之,灌河最低,且河流上游反演结果普遍高于下游。