自然水体浮游藻类叶绿素含量的快速准确获取不仅可为水质监测预警、水生态环境保护及管理提供基础数据,而且可为大尺度水质遥感监测提供地面校验手段。活体荧光法作为藻类叶绿素浓度快速实时分析工具,由于不同种类藻类荧光产量效率差异、藻类活体荧光光谱不稳定、水体溶解性有机物以及悬浊微粒干扰等,在实际应用中面临着准确测量难题。论文基于三维荧光光谱丰富的特征信息,开展了基于三维荧光光谱法的藻类叶绿素浓度准确测量实验研究。取得的主要研究成果如下:研究了基于三维荧光光谱的藻类叶绿素浓度分类定量分析方法。测量分析了不同种类活体浮游藻三维荧光光谱特征与其光合色素种类组成关系,基于光谱相似分析将不同藻类光谱分为蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻和隐藻五个门类;研究了基于非负加权最小二乘算法的藻类三维荧光光谱解析方法,实现了浮游藻叶绿素浓度分类定量分析,解决了不同种类藻类荧光产量效率差异导致的叶绿素浓度准确测量问题。对比分析结果表明:三维荧光光谱法测量纯种及混合藻类样品总叶绿素a浓度结果与分光光度法测量结果具有很好的一致性,相关系数分别为0.972和0.943,叶绿素浓度平均回收率分别达102.9%和89.7%;蓝藻、绿藻、甲藻和隐藻的识别精度为100%,分类精度均小于9.6%,硅藻样品平均识别精度、平均回收率与平均分类精度分别为75.6%、43.8%和56.3%。相比激发荧光光谱法测量结果,蓝藻、绿藻、甲藻和隐藻的回收率和分类精度都有不同程度的提升;硅藻识别精度提高了 17.1%、平均回收率提高了 29.1%,平均分类误差降低了32.4%。研究了活体浮游藻荧光光谱稳定性及荧光标准光谱构建方法。以蓝藻为研究对象,基于区域积分、包络线及色素比值方法,分析了不同藻种在不同生长周期的色素组成和荧光效率差异性,并定量表征了不同条件活体藻类荧光光谱的稳定性;以光谱标准偏差为权重因子,研究了基于加权平均法的活体浮游藻标准光谱构建方法,建立了各门类浮游藻三维荧光标准光谱,并应用于藻类叶绿素浓度分类测量算法。结果表明:三维荧光标准光谱测量结果相对误差范围为0.1～30.4%,平均相对误差为12.8%。相比代表不同种类不同生长周期的12组参考光谱测量结果,平均相对误差降低了 13.3%,最大能提高鱼腥藻的测量准确性104.1%。研究了藻类叶绿素浓度测量中溶解有机物(CDOM)及浊度干扰校正方法。分析了藻类内源与水体外源CDOM以及腐殖酸(HA)三维荧光光谱相似性指数,以HA三维荧光光谱作为独立光谱组并代表不同来源CDOM,研究了藻类叶绿素浓度测量中CDOM干扰校正算法。结果表明:校正后藻类样品回收率显著提升,其中隐藻、甲藻、硅藻和绿藻平均回收率准确度分别提高162.7%、50.3%、106.4%和19.1%,甲藻、硅藻、蓝藻和绿藻平均分类误差分别降低83.9%、100%、38.2%和48.0%。研究了基于波长850 nm消光系数的藻类叶绿素浓度测量浊度补偿方法,校正后蓝藻、绿藻、硅藻和甲藻平均回收率准确度分别提高1897.4%、61.0%、78.0%和15.8%;绿藻、硅藻和甲藻的分类误差分别降低94.6%、90.1%和61.4%。论文研究方法应用于自主研发的水体藻类荧光分析仪(AFA),在扬州、太湖与象山港水域完成了现场测量示范应用。结果表明,基于三维荧光光谱方法实现了活体浮游藻叶绿素含量的快速准确测量,并与分光光度法具有良好一致性。