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一种新的基于藻量的湖泊富营养化卫星遥感评价指数的构建

批准号:
42071341
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
马荣华
学科分类:
遥感科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马荣华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来,我国水环境破坏严重,内陆湖库的水环境面临着富营养化加重、藻华频繁暴发等问题,引发了一系列饮用水危机、生态与环境后果,并削弱了生态服务功能和价值。为了评估湖泊的健康状况,进行湖泊治理,引入了营养状态指数。以水体辐射传输理论为指导,基于传统的卡尔森综合营养状态指数,融入指示水体本质特性的固有光学量和表征蓝藻多寡的更客观的藻总量,构建可以用于陆地/海洋卫星宽波段传感器的、适合我国湖泊特点的、全新的富营养化评价指数。一方面充实湖泊科学理论,另一方面服务于我国的湖泊治理。
英文摘要
In recent years, water environment of China has been seriously damaged, inland lakes and reservoirs is facing with such problems as aggravation of eutrophication and frequent outbreak of algal blooms, which have caused a series of drinking water crises, ecological and environmental consequences, and weakened the ecological service function and value. In order to evaluate the health status of lakes, a trophic state index was introduced for lake management. Guided by the water body radiation transmission theory and the basis of the traditional Carlson trophic state index, we combined inherent optical properties of water with characteristic of the algal biomass to build a novel trophic state index, which can be used for remote sensors and suited to the characteristics of the lakes in our country. The study can both enrich the scientific theory of lakes and serve the management of lake in China.
项目发表论文18篇,其中SCI第一标注11篇、第二标注5篇、第三标注2篇。出版专著2部,获江苏省科技进步奖一等奖1项、中国产学研创新促进奖1项,推动获批江苏省333人才培养工程第二层次培养对象1次。.项目阐释和完善了湖泊浮游植物色素定量反演的基础理论、技术路线和研究方法,旨在推动湖泊水色遥感的进一步发展和深入应用。.开发了一种基于XGBoost机器学习的叶绿素浓度估算模型以及一种基于卫星遥感影像反演内陆湖泊营养状态的藻类生物量指数(Algal Biomass Index, ABI),构建了一种新的藻华识别指数AFAH(Adjusted Floating Algae Height),揭示了蓝藻水华颗粒的水平和垂向运动规律,发现了中国大型湖泊入海河流泥沙通量近年来持续下降,流域绿化是其重要原因。分析了传统的面向结果的(result-oriented method)藻类生物量反演问题:(1)须基于实测表层色素浓度对叶绿素的垂向分布进行分类,(2)对于每一种类型,须用合适的函数拟合叶绿素随水深的变化,并确定拟合函数的系数与表层色素浓度之间函数关系;同时也分析了面向过程的(process-oriented method)方法:(1)建立实测表层色素浓度和不同深度藻类生物量的经验关系;(2)拟合经验公式(y = ax + b)的各个系数与水深之间的关系。.生产了呼伦湖1986-2020年夏季TSI以及1975-2008年的边界、透明度、水体固有光学参数数据集、青藏高原色林错2000-2021年的湖冰数据集、长江中游通江湖泊鄱阳湖的干旱数据集,以及鄱阳湖湖泊-流域一体化全要素数据集(涵盖了湖泊流域基础、湖泊水文、湖泊水环境、湖泊生物、湖泊沉积、洲滩湿地生态、流域社会经济、流域生态环境、流域水文气象以及流域水资源等10个子库,共152个数据集,203个数据要素);利用Landsat卫星获取了1980s以来中国河流悬浮泥沙浓度和流域植被覆盖度的长期变化,发现了中国大型湖泊入海河流泥沙通量近年来持续下降,流域绿化是其重要原因。提出了以规范制度为保障、数据分级分类为基础、服务平台为依托、分级共享服务为手段的一种湖泊科学数据共享的路径和方法,总结了湖泊数据共享的制度措施,对湖泊科学数据共享在新形势下的进一步发展提出了建议,以推动构建湖泊科学数据共享的新模式和湖泊科学研究的新范式。
宽波段卫星传感器叶绿素遥感反演机理及高精度算法开发:以Landsat OLI为例
富营养化湖泊水体藻颗粒对遥感反射比的影响机理研究
基于浮游植物色素反演的富营养化湖泊主要藻类遥感识别机理
富营养化湖泊蓝藻暴发前的藻蓝素遥感定量探测机理
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