第３ 卷， １ １ 第 期
２０１１年 １月
光 谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖｏ ． １ Ｎ ． ， ｐ ３ — ４ １ ３ ， ｏ １ ｐ １ ６１ ０
Ｓ ｅｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌ ｐ ｃｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔ ａ Ａｎ ｌ ｓｓ ａｙ ｉ
Ｊ ｎ ａｙ，２ １ ａｕ ｒ ０１
中 图分 类 号 ： ３ ． ０４ ３ ４
太湖叶绿素 ａ 浓度反演 的精度 。
引 言
１ 数据获取与分析方法
叶绿素荧光特性是水体叶绿素浓度 、 初级 生产力和浮游 植物生理状 态 测量 的有效 指 标ｌ ］ １ 。浮 游植 物 在 ４ ０ ７ ０ ０ ～ ０ ｍ 太 阳光的激发下 ， ６ ３ｎｎ附近产 生明显 的峰值 ， 在 ８ ｒ 通常 被称 为太 阳激发 的叶绿素荧光峰 。 ９ ６ ， ｙｅ 和 Ｓ ｔ １６ 年 Ｔ ｌ ｒ ｍｉ Ｊ ｈ 对 自然水体上行辐射 的早 期测量发 现 了这个 荧光峰 的存 在 ， 之后 的几 十年 中，国外 已有众 多学者开展相 关研究 ，表明荧 光峰高度和荧光峰位置与叶绿素 ａ浓度有关ｌ 。国 内对水体 ４ ｊ 叶绿素荧光特征 的研究 起步较 晚 ，赵冬 至等Ｉ 分析 了渤海 ４ 叉 角藻赤潮反射光谱荧光峰的变化 ，又进一 步阐述 了多种赤 潮 和非赤潮 藻类 由于生理状态 的差异 ， 水体荧 光高度 与叶绿 素ａ 浓度的响应关 系不一 致 ； ０ ６年 ， 洪涛等 分析 了由 ２０ 段 于吉林查干湖水体 叶绿素 ａ 量全 年分布范 围较 小 ， 含 水体 光 谱 荧光峰位 置变化不够敏感 。
收 稿 日期 ：２０ —２２ 。 订 日期 ：２ １—３２ ０ ９１ —２ 修 ０ ００—９ ｔｉ Ｊ￣Ｎ Ｎ：国家科技重大专项 （Ｏ ９ ｘ０ ５ ７０ ６２ 和国防科技工业民用专项科研技术研究项 目（ ７ ０ ０ＫＪＡ０ Ａ１ ） Ｊ ！ ２ Ｏ Ｚ ７ ２—０ —） ０ Ｋ０ １０ — １ ２ ￣ｇ ｊ 作 者 简 介 ：李 莉 ，女 ，１８ ９ ３年 生 ，中 国科 学 院遥 感 应 用 研究 所研 究 实 习员 ｅｍａｌ ｉｇｓ １３ Ｃｒ － ｉ ｌ ｉ ６ ．Ｏ ：ｌｉ ＠ ｎ
采用美 国 Ｓ ＶＣ公司生产的 ＧＥ ５ ０型地物光谱测量 仪 ， Ｒ１０ 测
量光谱范 围为 ３ ０ ５ ｍ， 谱分辨 率为 ３ｎ ５ ￣１０ ０ｎ 光 ｍ，采样带 宽 １５ｎ ． ｍ，视场角为 ０ ３。 择晴朗天气 ， ．。 选 待船停稳水 面较
平静时测量 ，光谱测量仪距 离水面 １ｍ 左右 垂直 向下观测 ， 避开太 阳耀斑 以及船体 、测量者和仪器 阴影 的影 响 ， 每个采
太 湖不 同 叶绿 素 ａ浓度 水体 荧 光特 征 分析
李 莉 ，尹 球 ，巩彩兰。 许 华 ， ，陈利雄。
１ ．中国 科 学 院遥 感 应 用 研 究 所 ， 京 １０ ０ 北 ０１１
２ 上海市卫星遥感与测量应用中心， ． 上海 ２１０ ０１０
３ ．中国 科 学 院上 海 技 术 物 理 研 究 所 ，上 海 ２ ０ ８ ００３
摘
要
利用 ２ ０ ０８年太湖蓝藻爆发的 ５ —８月实测 的 ２ ７个站点水体光谱 反射率和水质参数 ，分析 了不 同叶
绿素 ａ 浓度等级下太湖水体光谱的荧 光特 征。 结果表 明， 荧光峰位置和荧光峰高度都与叶绿素浓度呈 显著正 相关 ， 且荧光峰峰值位置和半宽度与叶绿素 ａ 浓度 的拟合度要高于基线荧光峰高度和归一化荧 光峰高度 。 荧 光峰特性用于二类水体中高浓度 叶绿 素探测较传统 的蓝绿光 波段 比值有 很大 的改 进 ，而宽通道卫 星遥感所
行 归一 化处理作 为该 点的光谱反射值 。归一化反射 率计 算公
式 为
重的 ５ —８月份的水体反射光谱数 据 ， 分析太湖不同叶绿素 ａ
浓 度等级下水体光谱 的荧光峰 高度和位置变 化特征 ，以提高
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样点至少测量 １ Ｏ次 ， 除受 毛细波 的太 阳直射反 射等 因素 剔 影 响的数值异常 的曲线后取光谱 的平均值 。由于湖 面反 射光 谱测量 过程 中，太 阳光照条件 、 环境 影响 以及 观测角度 的变 化都会对反射率 的值产生影 响，为 了 Ｏ世纪 ８ 代 以来 ， 湖 ０年 太
水体富营养 化 日趋严重 ，频繁暴发蓝藻水 华 ， 非常典型 的 是 二类水 体。太湖水体 叶绿 素 ａ浓度 随季节变化 幅度 很大 ， 夏季特别是 蓝藻水华爆发 时叶绿素 ａ 浓度分 布直接影 响到水 体的光学特性 。本文以太湖为研究 区，通过实 测蓝藻爆发 严
行 比较 ， 对每条平均反射光谱选取 ４ ０ ０ ｍ波谱 范围进 ０ ￣９ ０ｎ
１ １ 数 据获 取 ．
２０ ０８年 ５月至 ８月 ，每月对 太湖 中均匀 分布 的用 ＧＰ Ｓ 定位的 ２ 个 固定经 纬度点 进行水 质采样 ，同步测量 水面反 ７ 射光谱 。其中采集 的水样 由实验 室按照 国家标准 （ Ｂ ８ ８ Ｇ ３ ３－ ２０） ０ ２分析 叶绿素 ａ 浓度 、 透明度等相关 水质参数 。光谱测量
第 １ 期
光谱学与光谱分析
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其 中 Ｌ （） 为波 长 处 的水体 辐亮度 ，Ｌ （ ） Ｒ 为相应 波 长处 的标 准参考板辐亮度 。
采用 的叶绿素浓度近红外红光波段 比值法本质上与归一化荧 光峰高度一 致。这 为今后进 一步利用 荧光特征
提高太湖叶绿素 ａ 浓度反演精度提供 了研 究基 础。 关键词 荧光特征 ；叶绿素 ａ 浓度 ；太湖 ； 波段 比值
文献标识码 ： Ａ Ｄ ：１． ９ ４ｊｉ ｎ １０ —５ ３ ２ １ ） １０ ３—５ ＯＩ ０ ３ ６／． ｓ． ０ ００ ９ （０ ０— １６０ ｓ １