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第一章 太湖水体环境遥感监测实验背景1

1.1 太湖水体概况1

1.2 太湖水体环境问题2

1.3 太湖水体环境监测现状3

1.4 太湖水体主要监测指标及常规监测方法6

1.5 太湖水体水质状况及时空分布9

1.6 太湖水体环境遥感监测实验目标与内容15

第二章 太湖水体环境遥感监测实验基本原理17

2.1 水体的光学特性17

2.2 水体的光谱特征17

2.3 水环境遥感基本参数19

2.4 太湖水体主要监测指标的光学特性20

2.4.1 太湖水体主要监测指标吸收和后向散射特性分析20

2.4.2 叶绿素光学特性20

2.4.3 悬浮物的光学特性25

2.4.4 有色可溶性有机物（CDOM）的光学特性28

2.5 水体环境遥感监测方法及进展29

2.5.1 基本原理29

2.5.2 分析方法30

2.5.3 经验方法31

2.5.4 半经验方法33

2.5.5 叶绿素a遥感监测回顾35

2.5.6 悬浮物遥感监测回顾37

2.5.7 可溶性有机物遥感监测回顾39

2.5.8 溶解性有机碳遥感监测回顾40

2.5.9 透明度遥感监测回顾42

2.5.10 总氮遥感监测回顾43

2.5.11 总磷遥感监测回顾44

2.5.12 水体热污染遥感监测回顾44

2.5.13 水体油污染遥感监测回顾45

2.5.14 水体富营养化遥感监测回顾47

2.6 影响水体环境遥感监测精度的因素52

2.6.1 水体组分光学性质的相互重叠和干扰52

2.6.2 大气因素53

2.6.3 实验误差53

2.6.4 不同遥感数据源的影响53

2.7 水体环境遥感数据源53

第三章 太湖水体环境遥感监测实验技术方案59

3.1 实验总体方案59

3.2 实验技术规范60

3.3 遥感数据获取与处理61

3.3.1 数据源61

3.3.2 数据处理62

3.3.3 TM图像预处理65

3.4 水质同步采样与光谱测量分析67

3.4.1 水质同步采样与光谱测量67

3.4.2 光谱分析68

3.5 太湖水体环境遥感模型构建技术路线69

3.6 太湖水体环境遥感监测方法研究的技术路线69

3.6.1 叶绿素a遥感监测71

3.6.2 浮游植物遥感监测71

3.6.3 悬浮物遥感监测72

3.6.4 有色溶解性有机物（CDOM）遥感监测72

3.6.5 DOC溶解性有机碳遥感监测72

3.6.6 透明度遥感监测72

3.6.7 总氮、总磷、总有机碳、化学耗氧量遥感监测73

3.6.8 热污染遥感监测73

3.6.9 基于遥感方法的太湖水污染评价73

3.6.10 基于遥感方法的太湖富营养化状态评价73

3.7 高光谱遥感监测模型构建73

3.8 太湖水体环境遥感监测实验平台开发技术方案75

3.9 太湖水体环境遥感监测软件系统业务应用示范技术方案76

3.9.1 业务应用示范目的与内容76

3.9.2 业务应用示范主要技术流程76

3.9.3 业务应用示范产品制作76

第四章 太湖水面光谱及水质数据采集与分析80

4.1 水面光谱及水质数据采集与分析基础80

4.1.1 水面光谱测量及其参数获取80

4.1.2 水面光谱测量数据处理81

4.1.3 水质采样及化验分析84

4.1.4 环境参数观测84

4.2 野外水面光谱实验85

4.2.1 实验概况85

4.2.2 水面光谱数据测量与整理88

4.2.3 叶绿素对水体光谱特征影响分析91

4.3 太湖水体水质参数的时空变化规律分析92

4.3.1 水质参数的空间变化分析92

4.3.2 不同时期相同测点的水质参数变化分析93

4.3.3 太湖水体叶绿素含量时空分布特点分析96

4.3.4 太湖水体叶绿素光谱响应特征分析97

4.4 实验室光谱实验100

4.4.1 总氮、总磷实验室光谱实验100

4.4.2 总磷、总氮光谱特征分析100

4.4.3 悬浮泥沙光谱特征实验104

4.4.4 悬沙水体的光谱特征分析104

4.4.5 悬沙浓度遥感监测的敏感波段分析106

第五章 太湖水体环境遥感监测实验模型研究108

5.1 太湖悬浮物浓度反演模型108

5.1.1 太湖悬浮物遥感反演模式108

5.1.2 太湖悬浮物浓度遥感机理模型109

5.1.3 基于多光谱数据的太湖悬浮物浓度反演模型111

5.1.4 基于高光谱数据的太湖悬浮物浓度反演模型115

5.2 太湖叶绿素a浓度反演模型123

5.2.1 太湖叶绿素a遥感反演回归分析123

5.2.2 基于两波段比值的太湖叶绿素a反演模型124

5.2.3 基于归一化数据的太湖叶绿素a反演模型125

5.2.4 基于不同季节TM数据的太湖叶绿素a反演模型128

5.3 太湖总氮和总磷浓度反演模型132

5.3.1 基于高光谱数据的夏季总氮反演模型132

5.3.2 基于高光谱数据的夏季总磷反演模型134

5.3.3 基于多光谱数据的总氮反演模型135

5.3.4 基于多光谱数据的总磷反演模型138

5.4 模型精度分析与评估139

5.4.1 模型显著性检验139

5.4.2 悬浮物反演模型精度分析140

5.4.3 叶绿素反演模型精度分析142

5.4.4 总氮反演模型精度分析144

5.4.5 总磷反演模型精度分析144

5.4.6 模型精度分析结论145

第六章 太湖水体环境遥感监测实验软件及系统集成147

6.1 太湖水体环境遥感监测实验软件需求分析147

6.1.1 太湖水体环境遥感监测数据处理功能需求分析147

6.1.2 太湖水体环境遥感监测业务应用功能需求分析148

6.2 太湖水体环境遥感监测实验软件系统流程149

6.2.1 太湖水体环境遥感监测实验软件数据处理流程分析149

6.2.2 太湖水体环境遥感监测实验软件业务流程分析150

6.3 太湖水体环境遥感监测实验软件总体结构151

6.4 太湖水体环境遥感监测实验软件总体功能153

6.5 太湖水体环境遥感监测实验软件特点与逻辑结构155

6.6 太湖水体环境遥感监测实验软件运行环境与物理结构156

6.7 数据管理子系统设计与开发158

6.8 遥感图像处理子系统设计与开发161

6.9 遥感模型应用子系统165

6.10 环境专题数据产品生产子系统168

6.11 环境专题数据产品网络发布子系统172

6.12 太湖水体环境遥感监测实验软件运行实例174

第七章 太湖水体环境遥感监测实验软件系统业务应用示范186

7.1 业务应用示范主要目的和内容186

7.2 基于1997年5月4日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验186

7.2.1 97-05地面例行监测186

7.2.2 97-05-04遥感监测实验190

7.2.3 星地监测结果比对分析192

7.3 基于1998年7月10日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验196

7.3.1 98-07地面例行监测196

7.3.2 98-07-10遥感监测实验197

7.3.3 星地监测结果比对分析203

7.4 基于1998年8月11日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验207

7.4.1 98-08地面例行监测207

7.4.2 98-08-11遥感监测实验210

7.4.3 星地监测结果比对分析213

7.5 基于2000年5月4日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验216

7.5.1 00-05地面例行监测216

7.5.2 00-05-04遥感监测实验220

7.5.3 星地监测结果比对分析223

7.6 基于2001年1月15日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验225

7.6.1 01-01地面例行监测225

7.6.2 01-01-15遥感监测实验229

7.6.3 星地监测结果比对分析232

7.7 基于2002年7月13日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验234

7.7.1 02-07地面例行监测234

7.7.2 02-07-13遥感监测实验238

7.7.3 星地监测结果比对分析240

7.8 基于2003年11月13日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验243

7.8.1 03-11地面例行监测243

7.8.2 03-11-13遥感监测实验247

7.8.3 星地监测结果比对分析249

7.9 基于2004年7月26日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验250

7.9.1 04-07地面例行监测250

7.9.2 04-07-26遥感监测实验250

7.9.3 星地监测结果比对分析255

7.10 基于2005年3月7日Landsat TM数据的太湖水质遥感监测实验257

7.10.1 05-03地面例行监测257

7.10.2 05-03-07遥感监测实验258

7.10.3 星地监测结果比对分析262

7.11 基于2005年4月8日Lancdsat TM数据的太湖水质遥感监测实验265

7.11.1 05-04地面例行监测265

7.11.2 05-04-08遥感监测实验268

7.11.3 星地监测结果比对分析269

7.12 业务应用示范总结272

参考文献275