叶绿素浓度遥感监测——水资源保护修复的重要依据

内陆水体是人类赖以生存和发展的自然生态系统重要组成部分，在水源供给、抗旱排洪、交通航运、调节气候、提供生物栖息地、维护生态多样性等方面发挥着不可替代的重要作用。近年来，在人类活动与气候变化等因素影响下，内陆水资源、水环境与水生态均面临不同程度的问题和威胁，水体富营养化及引起的藻类水华是当前内陆水体普遍存在的污染问题，流域开发与生态协调间的稳态平衡逐渐受到有关部门的重视。

叶绿素浓度遥感监测

目前，国内外大量学者利用遥感数据对于内陆江河、大型湖泊、水库库区与城市小型水体开展了叶绿素a浓度遥感监测。基于遥感方式监测内陆水体叶绿素a浓度的方法对于加强流域水环境管理、污染源控制与生态文明建设具有重要现实意义。

叶绿素a (Chlorophyll-a)是蓝藻进行光合作用的核心元素，并且在浮游生物体内含量相对稳定，便于在实验室条件下进行提纯分析，  通过测定水体叶绿素a含量可以初步判定水体富营养化的程度，借以进一步把握水体质量状况。  因此，对内陆水体叶绿素a浓度进行全范围长时序的动态监测是陆地水资源保护与修复的重要前提。

中科西光航天-叶绿素浓度反演

当太阳光线从大气射入内陆水体表面时，会在水汽界面发生反射、折射、吸收等光学现象，传感器最终捕获的水体光谱特征主要由其自身光学性质、水中物质成分、气象条件与传感器成像角度等因素共同决定。太阳光经过大气介质到达水面的过程中，小部分会被大气散射，其余大部分到达水面，传输到水面的光大部分被反射，剩下部分则进入水体。

纯度较高的水体在可见光波段与光谱反射率之间的函数关系近乎线性，当纯水中出现其他物质时，水体的反射率曲线将会发生变化。  叶绿素a作为一种光学敏感性较高的物质，其浓度发生变化时水体的光谱曲线会出现相对应的峰值或谷值，基于对叶绿素a特征光谱的研究可以实现对水体叶绿素a浓度的反演监测与预测。  

中科西光航天-叶绿素浓度反演

上图为中科西光航天团队经反演得到的渤海湾叶绿素a浓度结果。由图可以看出，  近岸叶绿素a浓度远大于离岸较远海域水体的叶绿素a浓度。  

目前，用于内陆水体进行叶绿素a浓度遥感监测的数据以多光谱与高光谱等传统影像源为主，高光谱传感器相较于传统多光谱数据波段数量更多，波段宽度变窄，光谱分辨率大大提高，是一种理想的内陆水质反演数据源。随着光谱理论与反演方法的日趋成熟，高光谱影像在内陆水质定呈遥感监测中正逐渐被加以重视并得到广泛应用。