湖泊水色遥感参数研究
摘要：随着世界旅游业的发展，以水体为资源的景观水体逐渐被人们重视。景观水体资源的水质下降，将会造成各种不良影响，最终导致景区游客人数的减少。随着遥感技术的飞速发展以及湖泊生态环境问题的日益突出，对湖泊水质监测手段的需求和要求都越来越高，推动了我国湖泊水色遥感的发展，从而为景观水体水质的监测提供了新的途径。本文通过查阅文献，分别从湖泊水色遥感的内涵、湖泊水色遥感发展现状、湖泊水色遥感参数研究的意义、国内外学者研究成果进行总结评述，并在此基础上讨论了目前湖泊水色遥感研究存在问题，对未来研究进行了展望，以为后期更为深入的研究提供参考和借鉴。
关键词： 湖泊；水色遥感； 水色参数；
随着世界旅游业的发展，以水体为资源的水体旅游逐渐被人们重视。而水体水质状况好坏是衡量其是否能够成为旅游资源的条件之一。遥感技术的产生和发展，为认识陆地水体的宏观分布特征和监测大尺度水文过程，提供了可能实现的前景[1]。湖泊生态环境的日益突出推动着湖泊水质监测手段的不断革新，我国湖泊水色遥感发展迅速，并与地球系统科学的其它模型相结合，将一并纳入相关行业领域的业务化模式中，共同服务于湖泊水体污染事件的预测预警[2]。
湖泊水色遥感的内涵
湖泊水色遥感是指利用各种星载传感器探测与反演内陆湖泊水体的叶绿素、悬浮物、溶解性有机物等水色要素参数的一门以现实需求为导向的实用性应用科学，由于具有更为复杂的研究对象，问题的解决具有更大的挑战性，是对海洋水色遥感理论和方法的丰富和发展[2]。另外,湖泊水色遥感是湖泊水质遥感的基础和前提,后者不仅仅局限于水色要素参数,还包括能够用来评价水质的其它参数(如总氮、总磷、富营养化指数等),但由于其它水质参数不能或很难通过遥感手段来直接获取和反演，因此湖泊水质遥感的本质仍是湖泊水色遥感，也有学者把湖泊水色遥感称为湖泊水质遥感。湖泊水色遥感的首要目标是通过卫星遥感影像高精度获取水体的离水辐亮度或遥感反射率，最终目标是通过离水辐亮度或遥感反射率反演水体的水色要素参数浓度，以满足湖泊水体水质监测与预测预警的现实需求[2]。
水体辐射传输是水色遥感的基础理论之一，其核心是生物光学模型，生物光学模型的基础是水体的两大光学特性，即表观光学特性(apparent optical properties，AOPs)和固有光学特性(inherent optical properties，IOPs)，特别对内陆湖泊等Ⅱ类水体而言，其中涉及的参数具有很强的区域性，增加不同区域内水体光学特性的测量既是模式参数化的重要步骤，又是提高生物光学模型精度的有效方法[3-4]。
湖泊水色遥感发展现状
离水辐射是水色遥感常用的物理量，根据水体中各种成分的参数，模拟出水面的离水辐射,称为前向正演。根据传感器探测到的离水辐射导出各水体成分浓度的定量化方法，称为后向反演[5]。目前，前向正演的控制方程与求解方法已经发展了多种方式，取得很大的进展，而后向反演问题受多种不确定因素影响，求解困难，属非线性多变量不确定性反演[5]。
表观光学特性的核心是离水辐亮度或遥感反射比，测量方法有两种，即水面以下测量法以及水面以上测量法[2]。现场固有光学特性测量包括吸收系数、后向散射系数和衰减系数等3个部分，国际上自20世纪90年代开始，特别在测量仪器方面已有较大发展[2]。目前获取后向散射的方法主要有两种：理论计算法、直接测量法。
水质参数反演方面，国内外学者为了能从探测器捕捉到的水面离水辐射计算出水体成分的信息特征进行了大量研究，提出了各种经验、半分析、分析模型[5]。目前来看，反演水质参数的方法有很多，有些研究基于神经网络[6]或灰色系统理论[7]，建立遥感信息同实测数据间的响应关系；更为常见的水质反演方法为经验和半经验统计模型，即直接建立水质指标同遥感信息之间的统计关系，对水质指标进行估算[8]。此外，国外的国际水色协调小组等机构的成立，以及国内外各种有关水色遥感会议的召开，有力地推动了水色遥感反演技术的发展[5]。
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