基于MODIS数据的2000-2013年洞庭湖水华时空变化研究-论文.pdf

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1、基金项目学术探讨i2014年第1—2职I基于MODlS数据的2000-2013年洞庭湖水华时空变化研究张维赵运林薛云刘凤姣(湖南城市学院，湖南益阳413000)[摘要]本文利用2000—2013年每年5-9月MODIS影像数据，根据FAI(浮游指数藻类指数)提取洞庭湖水华的面积和空间分布信息，探求洞庭湖水华产生的时空分布规律及特征，从而为洞庭湖水华的预防和治理提供支持。结果表明：洞庭湖在2008年以前无水华爆发，水体整体基本处于中营养状态；2008—2010年，水华爆发程度达三级；到2011年，水华爆发面积减少，爆发程度稍有减低。水华爆发区域主

2、要集中在东洞庭湖。[关键字]洞庭湖；水华；MODIS；时空变化护面积11094km2，流域面积25．7×10km，涉及湘、鄂、黔、1．引言渝、桂、粤六省。接纳松滋、藕池、调弦三口和湘、资、沅、澧四洞庭湖我国第二大淡水湖泊，承纳了湘、资、沅、澧“四水水沙，经湖泊调蓄后于城陵矶注入长江，是中国典型的大水”，是长江中游的一个吞吐式大型湖泊，在调蓄水沙、沟通型通江湖泊。湖体形状呈近似U字形，由于人类围垦和泥沙航运、繁衍水产和调节生态等方面有重要作用u。由于洞庭长期的淤积，现今的洞庭湖被分割成为东、南、西3个天然湖湖与长江水体交换频繁，早年洞庭湖水质长期

3、水质良好，处泊。于中营养状态。但随着环洞庭湖地区经济发展，环境污染加洞庭湖不仅是区域内工农业的重要资源，更是其流域内剧，同时自2003年之后洞庭湖水位持续偏低，导致洞庭湖自重要饮用水源和渔业生产地。洞庭湖内优势藻类主要是绿净能力下降，水质逐年下降。近年来，洞庭湖富营养化程度藻、蓝藻和硅藻，其中春季以硅藻为主，夏季以蓝藻居多，秋逐渐升高，当富营养化达到一定程度，就会发生不同程度的冬季以绿藻为主_4】。洞庭湖区爆发的水华是由绿藻门和蓝藻蓝藻爆发，出现“水华”。2008年7月，有关科研机构现场调门的主要藻类组成。这些藻类在水体中大量繁殖，使水体呈查发

4、现，东洞庭湖自然保护区核心区蓝藻发生面积近10平方现蓝色或绿色，被称为“水华”。公里。“水华”使湖区野生鸟类栖息和鱼类的生存受到极大威3．数据和方法胁，严重影响了该地区的生态环境。3．1数据来源和方法遥感监测技术因其监测范围广、时间：分辨率高、人力物本文采用MODISL1B数据，该产品是经过仪器标定的力成本低等优势，成为水华监测的主要手段。国内已有不少数据产品，但是没有经过大气校正，是包含有地理坐标产品学者利用MODIS、环境卫星CCD数据等遥感数据对太湖、巢的数据。数据均从NASA的LAADS(AtmosphereArchive湖、滇池等湖泊

5、开展了水华监测研究。而目前针对洞庭湖andDistributionSystem)(http：／／ladsweb．nascom．nasa．gov／in—“水华”鲜少有人开展研究。dex．htm1)下载得到。水华爆发时间主要集中在5-9月，选择水华是水生浮游藻类的爆发性生长，对藻类进行长期、2000．2013年该时间段内能见度高、影像质量好的遥感影像实时的动态监测，对遥感数据时间分辨率有较高的要求。作为实验数据。MODIS数据因其获取周期短、光谱分辨率高、可免费获得等对所有的实验数据进行几何校正，并重采样至250m，再优势，在水华监测研究中越来越多

6、地被采用。国外对藻类水通过辐射定标和大气校正，消除程辐射误差，将遥感影像像华的监测多是基于SeaWiFS、MODIS、MERIS遥感数据估计元亮度值(DN值)转化为地物的真实反射率。水表层叶绿素或浮游植物浓度来实现对藻类水华的监测。3．2水体提取与湖区的裁剪本文基于前人研究基础，应用长时间序列MODIS影像数据，洞庭湖水面年内变化较大，需要先利用MODIS数据提分析洞庭湖水华特征及其时空变化，以服务于水华预防和预取湖区范围。本文选择应用较为广泛的归一化植被指数(警。NormalizedDiferenceVegetationIndex，NDVI1

7、模型算法来2．研究区域概况提取水体范围。洞庭湖(28。30～29o31N，111o40．113。10E)位于湖南省光线照在植物上时，近红外波段的光大部分被植物反的北部，长江中游荆江南岸。洞庭湖天然湖泊面积2691射，而可见光波段的光则大部分被植物吸收，通过对近红外km，另有内湖面积1200km；洪道面积1013km2，受堤防保和红波段反射率的线性或非线性组合，可以消除地物光谱产作者简介：张维，女，湖南益阳人，讲师，博士研究生，研究方向：DEM-~字地形分析与流域模拟研究。基金项目：环保部公益性行业科研专项项目，项目编号：201009022；湖南

8、省自然科学基金，项目编号：13JJ6073。．33．J学术探讨基金项目2O14年第1—2期生的影响，分辨出水体】。计算公式如公式1：表1水华发生程度分