在过去的几十年中,我国经济迅速发展的同时,也带来了一些环境问题,我国的水体环境尤其是内陆湖泊、江河入海口和沿岸海域受到人类活动的影响污染愈加严重。其中南海三亚湾附近海域,由于靠近海南岛三亚市,受人类旅游、生活及海上养殖业等活动影响,其海水富营养化及污染程度愈加严重,因此监测南海三亚湾水质状况对深入了解南海生态环境、开发和利用南海资源具有重要意义。叶绿素是反映水体生态环境的一个重要指标,其含量是反映海水中浮游植物生物量及其变化的一项关键参数。本文以南海三亚湾水域中浮游植物的叶绿素浓度为研究对象,于2018年3月前往南海实地测量叶绿素浓度及其他水体组分浓度参数,对研究区水体的光学性质进行分析研究。本文的遥感数据来源于GF-4号卫星影像,高分四号是一颗静止轨道高分辨率光学遥感卫星,具有对地球观测位置相对固定、时间分辨率高、观测范围广等特点。本文对高分四号卫星遥感影像进行预处理,包括辐射定标、几何校正、水体提取、大气校正等,其中着重介绍了大气校正这一关键环节,利用6S辐射传输模型计算不同参数条件下和不同的波段设置下的大气校正参数,建立起查找表进行对高分四号卫星影像的大气校正工作。针对高分四号卫星的特点,设计了一套完整的大气校正流程,完成了高分四号卫星影像大气校正。在充分吸取原有标准大气校正方法优点的基础之上,根据高分载荷的特点,设计新的查找表结构和检索方式,提出使用层次法建立查找表和基于权重的多维数据检索方法,并优化了查找表的结构和存储形式,使之能够满足高分辨率遥感卫星海量数据的处理流程。本文基于南海水体光谱特性,利用高分四号卫星影像和实测叶绿素浓度,构建适合南海水体特征的叶绿素a浓度的遥感反演模型。通过分析遥感影像波段与水体叶绿素a浓度的相关性,选出对叶绿素a浓度变化敏感的波段范围,通过迭代优化的方法进行最佳波长的确定,利用三波段模型构建南海水体叶绿素a浓度反演的普适性模型。