基于西光壹号05星（天仙配号）的太湖蓝藻水质监测

背景介绍

卫星遥感技术在内陆水体水质监测中具有重要作用，可以大范围、较快速、低成本地实现主要水质参数的反演。但内陆水体水质监测也对卫星遥感技术提出了较高要求：小型水体需要较高的空间分辨率；快速变化的水质要求较高的时间分辨率；复杂多变的水体光学特性要求较高的光谱分辨率。因此，同时满足高空间、高时间、高光谱分辨率的卫星数据在内陆水体监测中具有巨大的优势。

藻蓝蛋白（phycocyanin, PC） 是蓝藻（cyanobacteria）常见的辅色素，吸收峰集中在约 620–650 nm范围内，因此在该波段会出现局部吸收凹陷（或相对较低的反射率）。

当水面存在富集的蓝藻群体时，Rrs(l) 在该吸收波段会相对变小，且波段两侧通常没有或较少吸收。基于这个“局部凹陷”的原理，可以用“峰高/基线”方法量化吸收深度，从而作为 PC 存在与浓度的指示器。

方法和原理

选择2025年6月18日附近过境的sentinel-2 L2C、西光壹号05星（天仙配号）地表反射率数据进行计算，云量小于10%，卫星过境前后天气晴朗。

表1 西光壹号05星（天仙配号）

表2 Sentinel-2 波段参数

Phycocyanin 指数（PCI）

高光谱最佳选择（620–650 nm 波段），在 600 nm 与 650 nm 做线性插值作为基线，然后用该基线在 620 nm 处的值与实际 Rrs(620) 的差值作为 PCI。差值为负值（吸收）时通常取绝对值或反向符号以便表达“吸收强度”

结果分析

本次对比选用西光壹号05星（天仙配号）与Sentinel-2 数据。对比结果如下：

图1 Sentinel-2 RGB合成影像 20250616

图2 西光壹号05星（天仙配号）RGB合成影像 20250618

图3 Sentinel-2 PCI分布图 20250616

图4 西光壹号05星（天仙配号）PCI分布图 20250618

从上述分布图对比可知，西光壹号05星（天仙配号）与Sentinel-2 PCI空间分布趋势较为吻合、整体趋势相似，西太湖区域蓝藻藻华严重，这是由于太湖西部是入湖河流集中的地方，随河流汇入带来了大量营养盐，导致藻类生长旺盛，从而引发蓝藻水华和叶绿素 a 浓度升高；湖心和东太湖区域受到的影响相对小一些，因此水质状况好于西太湖，东部有水草生长，且叶绿素a浓度较低；中心湖区是较大规模的水华分布区，在夏季中心湖区一旦爆发水华，覆盖范围较大；而西南湖区很少发生水华现象，东太湖水域几乎未暴发水华，说明东太湖水域环境较好。在湖心处存在一定的差异性，主要是因为卫星过境时间差别引起的，夏季太湖蓝藻爆发严重，时间差异性明显。

整体来看，西光壹号05星（天仙配号）PCI指标与Sentinel-2数据结果保持较高的一致性、可用性。