基于时间序列MODIS影像的太湖蓝藻水华时空变化规律研究

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1、南京大学硕士学位论文基于时间序列MODIS影像的太湖蓝藻水华时空变化规律研究培养单位：．壶室盘鲎丕埴鲎堕专业：堑撞登堂研究方向：堡蕉垫型鱼鲎里作者：型蕉莲指导教师：．垡堑整蕉堂至壑进塑答辩时间：2Q曼Q生§旦垄鱼旦ADissertationPresentedtotheAcademicDegreeCommitteeofNanjingUniversityforApplyingtheMasterateTemporalandSpatialVariabilityofChlorophyllaConcentrationi

2、nTaihuLakeusingTime--seriesMODISImagesLIUJianpingSUPERVISOR：ProfessorQianXinLecturerZhangYuchaoSchooloftheEnvironment，NanjingUniversityNanjing，P．R．ChinaMay2010南京大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过

3、的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式说明并且表达了谢意。研究生签名：窿萍1日期：甚口fp．s．％南京大学学位论文使用授权声明本学位论文作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或者部分内容。论文的公布(包括刊登)授权南京大学研究生院办理。研究生警蕾)定寺导师虢＼勃多日期争pf口，今、“

4、毕业论文题El：基王时闻庄到丛Q旦!曼璺堡的态邀堇夔丞堡盟窒变丝趣焦研究—20—07级硕士生指导教师(姓名、职称)：笾堑塾援!毯垂超进垣太湖是我国第三大淡水湖泊，在长江中下游区域的灌溉、渔业以及城市供水等方面发挥着重要的作用，然而，随着流域内社会经济活动的加剧，太湖污染和富营养化问题突出，蓝藻水华频繁暴发，严重制约了流域的可持续发展。对此，国家和地方政府给予高度重视，采取了一系列污染防治措施并加大了对蓝藻水华预测预警及污染防治的的研究力度。太湖的污染趋势得到了一定的遏制，但太湖的水环境质量和生态安全依旧不容

5、乐观。水体中的叶绿素a浓度是反映藻类水华的一个重要指标，获取太湖叶绿素a浓度的时空变化规律，对于掌握太湖蓝藻水华暴发的时间、地点和原因，进而有针对性地开展各项湖泊治理措施具有非常重要的指导意义。然而，到目前为止，对于太湖蓝藻水华时空变化规律的定量研究还远远不足。水质监测是获取水质状况的有效手段，实地采集水样后进行实验室分析的常规水质监测方法能够比较准确地得到水质参数的浓度，但需要耗费大量的人力物力，而且由于采样频次的限制，不能反映整个水域的水质状况；遥感技术是对常规水质监测方法的一个重要补充，通过建立(准)

6、同步的水质参数数据与合适的遥感波段数据之间的某种估测模型来反演水体中水质参数的浓度，能够快速、实时地提供整个水域的水质变化情况。将常规水质监测方法与水质遥感技术相结合，对于定量获取全太湖水域叶绿素a浓度的分布、进而分析太湖蓝藻水华的时空变化规律提供了有力的技术支撑，保证了本研究的技术可行性。因此，本研究基于叶绿素a现场监测数据和(准)同步的时间序列MODIS遥感数据构建了太湖叶绿素a浓度的经验通用模型。时间序列遥感数据对于构建时间通用模型是十分必要的，也是进行太湖蓝藻水华时空变化规律研究所必需的。在水质参数

7、实测值与遥感数据相关性分析的基础上，以2005年全年(除2月份)叶绿素a浓度实测值和MODIS第二波段地表反射率为建模样本，构建了太湖叶绿素a浓度的时间通用经验反演模型。利用未参加建模的2008—2009年的叶绿素a浓度实测值进行模型验证，结果表明模型反演精度较高，适用性强。验证后运用此模型反演得到2006．2009年全太湖水域叶绿素a浓度的分布，在此基础上采用经验正交函数方法(EOF)分析了太湖蓝藻水华的时空变化规律。EOF分析的前四个模态是显著的，累积贡献率为54．01％，基本上可以反映整体叶绿素a浓度

8、的变化特征。2006．2009年太湖叶绿素a浓度整体水平较高，主要水域处于中高营养化水平。从空间模态来看，梅梁湾、贡湖湾、西部沿岸和西南湖岸是蓝藻水华高频暴发的区域，其中梅梁湾和贡湖湾在夏季几乎总有蓝藻水华发生；西南湖岸通常在夏秋季节有水华暴发，有时候在初冬也有暴发；其他区域叶绿素a浓度基本保持稳定。从时间模态上看，夏秋季节是蓝藻水华高频暴发的季节，但有时在春末和初冬季节也会有小规模的蓝藻水华发生。2007年是2