摘要
东张水库作为集中式生活饮用水水源地，其水质状况与流域周边城镇的生活与经济发展息息相关。本文以福建福清市东张水库为研究区，利用实测水体光谱、Sentinel-2卫星与叶绿素a，以七月份的36个点位和八月份的12个点位的两组数据为基础，对水库水体叶绿素a浓度进行反演研究，确定最优反演模型，进而分析东张水库的叶绿素a浓度夏季时空分布特征，可以为水库管理和水环境保护提供重要的参考依据。主要研究内容与结论如下： (1) 基于实测水体光谱构建叶绿素a浓度模型。对每组的实测水体光谱分别进行0阶至2阶的导数处理，以0.2阶为间隔，与实测叶绿素a浓度分别构建11组偏最小二乘回归模型，并验证模型精度。结果表明，以36个点位所构建的估算模型，从精度和稳定性等方面都优于12个点位的估算模型，其中的1.8阶模型达到最优状态，其决定系数Rc2、Rp2和均方根误差RMSEC和RMSEP分别为0.923、0.895和1.071和1.144，相对分析误差RPD为3.226。 (2) 基于哨兵二号影像构建叶绿素a反演模型。利用Sentinel-2卫星的波段响应函数，把实测的水体光谱反射率数据转换成对应波段的反射率数据，与实测叶绿素a浓度分别构建单波段、波段比值、归一化指数三种算法拟合模型，确定最优反演模型，并对最优反演模型作外推检验。结果表明，以36个点位所构建归一化算法的模型为最优反演模型，其决定系数Rc2和Rp2分别达0.813和0.704，均方根误差RMSEC和RMSEP分别为1.625和1.922，平均相对误差RPD为2.516；将最优反演模型应用到8月份的数据中也具有较高的精度，证明该最优反演模型在东张水库夏季的叶绿素a浓度反演中具有适用性。 (3) 东张水库叶绿素a浓度的夏季时空分布特征。运用最优叶绿素遥感反演模型，对2020年~2022年的夏季东张水库叶绿素进行反演，运用空间自相关分析、归一化处理和自然断点法，分析其夏季时空变化特征。从空间分布特征上，2020年~2022年期间东张水库中的叶绿素a浓度在空间上均呈一定的聚集效应，且聚集效应逐渐减弱，主要分布在沿岸及入湖处。从时间分布特征上，2020年~2022年期间东张水库的叶绿素a浓度的最大值逐渐降低、最小值逐渐提高，高浓度的面积占比在逐年降低，低浓度的面积占比变化不大，有小幅范围的上升和下降，中浓度的面积占比变化较大，在一定范围内下降和上升。
NETL