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洪泽湖是我国第四大淡水湖,也是淮河流域最大的淡水湖。它不仅是淮安市500万人口的重点饮用水源地,也是南水北调东线工程具有重要调蓄功能的筑坝型水体。受到淮河来水扰动、气候变化和人类活动等影响,洪泽湖已经成为典型的以无机悬浮泥沙颗粒物为主导的浑浊湖泊,湖泊内部表层—垂向无机悬浮物浓度（ISM）及其时空变化显著改变洪泽湖水体水下光场分布,并进一步通过影响光合作用对湖泊生态系统产生巨大影响。此外,由于洪泽湖湖底比东部苏北平原高4～8米,导致洪泽湖本身已成为“悬湖”,水体中ISM的三维变化可能会影响位于湖东部始建于东汉时期（约公元200年）长约67.25千米大型人工堤坝的安全。因此,全面掌握ISM三维时空分布状况不仅可以增进对水柱中生物地球化学进程的理解,也可以为水沙平衡管理、湖泊环境治理、湖泊生态安全建设奠定数据和理论基础。但是目前关于ISM的遥感反演研究多集中于表层,且假设水柱中ISM具有垂向均一性,忽略了水体不同深度浓度及垂向结构变化对表面光学特性的影响。本论文以洪泽湖为例,研究水柱分层的辐射传输机理,根据多次洪泽湖野外实验的实测水质、光学数据,分析水下光场信息与水色要素的响应关系,确定水体辐射传输模拟的边界值,率定水柱中吸收系数、散射系数等关键光学参数,基于水体辐射传输模型,实现了从不同水层物质（组分、浓度、粒径）基础—固有光学特性—表观光学参数的正演过程,构建了适用于洪泽湖的ISM表层—垂向参数查找表。建立了适用于哨兵3/OLCI（Ocean and Land Color Instrument）数据的查找表匹配方法,实现了从遥感反射率到不同深度无机悬浮物浓度和柱浓度遥感估算的反演过程。本文的主要研究内容和结论如下:（1）分析了洪泽湖水柱中水色要素组分、浓度、粒径和光学特征根据多次洪泽湖野外实验的实测水质、光学数据,分析了洪泽湖水下水色要素组分、浓度、粒径的垂向分布特性,探究了水色要素与固有光学量和表观光学量的影响机制。在水体组分方面,洪泽湖是典型的以无机悬浮物为主导的水体,水柱中ISM占据总悬浮物浓度（TSM）的平均比例约为87%,且ISM与TSM的相关系数高达0.99,随着深度的增加,ISM占据TSM的比例不断增大;在水色要素浓度方面,叶绿素a浓度（Chla）整体水平较低,平均值小于10μg/L,且随着深度增加不断减小。而ISM和TSM水平较高,平均值都随着深度增加而增大,有机悬浮物浓度水平相对较低,平均值随着深度增加不断减小;在粒径分布方面,洪泽湖水体中悬浮物以细小(如平均中值粒径Dv50<17μm,平均面积粒径DA<7μm)矿质颗粒物成分（如粘土、以石英为主的泥沙等）为主,随着深度增加悬浮物粒径不断增大;在400～800nm范围,绝大部分样点在不同水层的非水吸收都是由非色素颗粒物主导,在蓝光波段区间CDOM（colored dissolved organic matter）的吸收贡献率位居第二,在蓝光以外的波段,色素颗粒物吸收占比高于CDOM。洪泽湖不同水层中光学参数,如吸收、后向散射和衰减系数,以及表观光学参数均显著受到无机悬浮物浓度和总悬浮物浓度、粒径分布的影响。（2）构建了无机悬浮物表层—垂向多维要素查找表本论文根据上述对洪泽湖水体水柱中光学特性的分析,确定了水体辐射传输模拟的边界值,构建了不同水层中水色三要素吸收或散射、后向散射系数等关键光学量的参数化模型,构建了适用于洪泽湖ISM的表层—垂向参数查找表。该查找表适用于以无机悬浮物为主导的水体,其Chla处于中低水平,范围为0～40μg/L;a CDOM（440）（440nm处CDOM的吸收系数）处于中低水平,范围为0～2 m-1;无机悬浮物浓度范围最广为0～96 mg/L;与无机悬浮物浓度和粒径大小密切相关的后向散射概率和后向散射斜率区间分别为0.012～0.04和0.4～2.4,覆盖了洪泽湖绝大多数样点固有光学量的实测数据范围;与此同时,设置了指数、对数、线性等6种无机悬浮物垂向分布模式;查找表共有47.52万条数据。通过比较和验证实测数据和查找表中对应的结果,发现两者数据非常接近:遥感反射率（34个波段）的MAPE（平均绝对百分比误差）数值区间为2.8%到16.6%,平均值为7.19%。（3）构建了表层—垂向悬浮物浓度的遥感估算方法通过逐步降维的方法,在保证匹配精度的情况下,根据遥感反射率特征首先模糊估算表层ISM和Chla的大致范围,以缩小查找表条数,提高计算效率;然后基于大气矫正后OLCI遥感反射率的量级和形状进行两步匹配,得到无机悬浮物逐层浓度以及柱浓度的估算结果。在基于影像的验证中,利用星地准同步（±3小时）实测的23个样点数据对无机悬浮物的表层浓度和柱浓度进行估算结果验证,结果表明:两者的MAPE分别为18.24%和23.74%,整体效果较好。将算法应用于2018年95景高质量影像后发现,超过90%的像元匹配相似度都在90%以上。（4）探讨了洪泽湖悬浮物表层浓度以及柱浓度的时空分布规律洪泽湖水下逐层无机悬浮物浓度（ISMz）和无机悬浮物柱浓度（CMISM）的空间分布十分类似,高值部分多位于东部的过江水道和东北水域湖区。同时,位于北部的成子湖湖湾区和位于西部的溧水洼湿地湖湾区,地形较为闭塞,水流较为平缓,各层ISM和CMISM数值较低。不论是各层ISM还是CMISM,其季节分布特征均为春低秋高。总的来说洪泽湖及其大部分湖区月变化特征均符合二次多项式分布,拟合决定系数大多高于0.44,表现出较强的年内分布月变化特征。