冯 炼

(南方科技大学环境科学与工程学院，深圳 518055)

蓝藻水华(cyanobacterial bloom，简称藻华)被公认为全球最严重的湖泊水环境问题之一[1]，其主要危害包括三类：第一，蓝藻在水面聚集影响湖泊的整体景观，并释放难闻气味；第二，大量蓝藻富集能耗尽水中的溶解氧、阻挡光的向下传输路径，挤占其它水生生物的生存空间；第三，产生的蓝藻毒素(cyanotoxins)能直接影响鱼类及人畜的健康[2]. 蓝藻能通过改变自身浮力来调整其水深分布[3]，因而在水平与垂直空间上，都可能呈现显著的异质性. 因此在藻华暴发时，现场船舶调查通常难以全面捕获水华影响范围等关键信息. 卫星遥感具有大范围、周期性观测等特点，正好能弥补常规手段的不足，从而实现藻华的暴发范围、程度、持续时间等信息的快速准确获取[4-5]，如图1所示.

图1 Landsat 8 OLI真彩色合成影像显示太湖(A)、 洱海(B)与巢湖(C)的蓝藻水华暴发 (湖泊中绿色为蓝藻水华暴发区)Fig.1 Landsat 8 OLI true color composite for Lake Taihu (A), Lake Erhai (B) and Lake Chaohu (C) show cyanobacterial blooms (greenish slicks)

大量浮游藻类在水体表面聚集并能被卫星遥感识别的主要理论依据是：一方面，叶绿素在绿光波段存在反射峰，绿光波段在可见光范围反射最强，藻华将水体染成墨绿色(图1)；另外，藻华暴发时水体在近红外波段(near-infrared)反射较强，使得藻华水体具有陆地植被类似的红边(red edge)反射特征[6](图2). 因此从理论上来讲，通过基于单一波段的反射率或构建相关的光谱指数，就能较好地对藻华区域进行判别. 目前，被常用于蓝藻水华识别的光谱指数包括近红外/绿光比值指数[7]、归一化……