【摘 要】
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悬浮颗粒物（Suspended Particulate Matter:SPM）是内陆水体的重要组成部分,是水生态和水环境评价的重要参数,在水生态系统中起着关键的地球化学作用。其运输和积累对水生态系统和人类活动具有直接和间接的影响,会直接导致河湖系统形态的改变,进而影响水体初级生产量、营养物质、氧饱和度的变化。因此,有效监测内陆水体悬浮颗粒物的时空变化规律,对掌握水体中悬浮物运移规律、制定水环境治理
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悬浮颗粒物（Suspended Particulate Matter:SPM）是内陆水体的重要组成部分,是水生态和水环境评价的重要参数,在水生态系统中起着关键的地球化学作用。其运输和积累对水生态系统和人类活动具有直接和间接的影响,会直接导致河湖系统形态的改变,进而影响水体初级生产量、营养物质、氧饱和度的变化。因此,有效监测内陆水体悬浮颗粒物的时空变化规律,对掌握水体中悬浮物运移规律、制定水环境治理措施以及有效开展水生态资源保护具有重要意义。本研究以安徽省升金湖-长江连通复合水体为研究区域,根据水体实测高光谱模拟Landsat-8 OLI和Sentinel-2 MSI传感器的波段反射率,结合同步水体悬浮物实测数据建立多种SPM反演模型;而后比较不同反演模型在Landsat OLI和Sentinel-2 MSI影像上的一致性,选取SPM最优反演模型;最后将最优反演模型应用于2013～2019年82景Landsat-8 OLI和Sentinel-2 MSI影像数据集,根据水体表层悬浮物遥感反演影像分析升金湖-长江水体悬浮物浓度的时空分异规律,并探究其主要影响因素。主要研究结论如下:（1）建立了适用于OLI与MSI传感器的水体SPM反演模型,对应的模型均以Rrs（865）/Rrs（560）为自变量,且具有相同形式。反演模型在地面尺度上的预测精度较高（Landsat 8影像:R~2=0.797,RMSE=32.962 mg/L;Sentinel-2影像:R~2=0.802,RMSE=32.673 mg/L）,但由于成像日期差异、大气条件不稳定导致在卫星影像尺度上的反演值误差较大（相差3天Sentinel-2影像:R~2=0.756,RMSE=70.920 mg/L）。（2）在已有水体大气校正算法中,利用Seadas软件下的MUMM算法得到的OLI和MSI影像波段反射率具有较高的一致性,是保证水体悬浮物浓度遥感产品一致性的前提。在SPM反演模型中,采用相同形式模型（R~2=0.935,RMSE=21.812 mg/L,MAPE=6.841%）和同一模型（R~2=0.935,RMSE=22.107 mg/L,MAPE=6.985%）在OLI和MSI影像上反演数值的一致性,明显比不同形式的最优模型（R~2=0.885,RMSE=37.568 mg/L,MAPE=22.533%）要好,且采用相同形式模型反演的悬浮物浓度在一致性上要略高于同一模型。（3）升金湖表层悬浮物浓度时空差异较大,数值在10～500 mg/L之间,高值区主要集中在上湖区的南部和整个下湖区域（大于160 mg/L）。在季节上,升金湖悬浮物浓度要高于长江悬浮物浓度,夏季两者相差不大,而在冬春季节相差较大。在年内,除在3月、8月升金湖悬浮物浓度略低于长江以外,在其余月份升金湖悬浮物浓度比长江明显要高。从年际变化上看,在2013～2014年,升金湖悬浮物浓度要低于长江,在2014～2016年间两者相差不大,而在2015～2019年,升金湖悬浮物浓度要高于长江。（4）引起升金湖-长江水体表层悬浮物时空分异的影响因素主要为:前一天的降水率对长江-升金湖悬浮物浓度的影响具有协同性,且升金湖悬浮物浓度的变化速率大于长江;前一天的最大风速会影响长江-升金湖水体悬浮物浓度,且升金湖悬浮物浓度的变化速率大于长江,也是升金湖-长江表层悬浮物时空分异的驱动因素;闸控运作通过湖泊水位控制导致近年来升金湖面积减少,进而导致湖泊悬浮物浓度增大,而长江悬浮物浓度不受影响;升金湖-长江悬浮物浓度均随着保护区植被指数的变化而呈现相反的变化趋势,但长江悬浮物浓度的变化速率要大于升金湖。
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