太湖作为中国第三大淡水湖,其所在的太湖流域是我国最重要的城市密集区和经济核心区。从上世纪七十年代开始,随着农业和城市化的发展,大量营养盐排入太湖,水体富营养化日益严重,太湖已经成为重度富营养化湖泊,是我国环境污染重点治理的“三湖”之一,其中磷的输入是太湖富营养化的主要原因。因此了解太湖总磷分布,控制总磷输入,净化水质,改善水环境是太湖生态治理的一个重要方向。然而,湖泊富营养化是一个长期累积变化的过程,只有掌握了湖泊中总磷的时空变化规律,才能进一步分析这些变化的影响因素。卫星遥感技术的发展,为研究区的总磷浓度监测提供了大量的多源遥感数据,使得从湖泊总磷浓度长时间序列变化的角度探讨湖泊富营养化与陆源人类活动的响应关系成为可能。本文以太湖等内陆水体为研究对象,分别构建了针对宽波段遥感的总磷浓度经验估算模型和针对高光谱遥感的总磷浓度估算模型,探究太湖总磷浓度的时空分布及变化规律,分析了气候变化对太湖不同湖区不同时间尺度总磷浓度时空分布的影响机制,同时对面源输入总磷负荷估算,分析太湖水体总磷浓度对陆源输入的响应规律。本研究对于以太湖为代表的内陆富营养化湖泊总磷浓度监测具有积极意义,可为我国长江中下游富营养化湖泊的水环境和水生态修复提供参考。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)构建了适宜于不同传感器波段设置的内陆水体总磷浓度遥感估算模型。针对多光谱遥感、高光谱遥感以及水色传感器波段设置,分别构建了适用于宽波段的总磷浓度经验估算模型和针对高光谱分辨率的总磷浓度估算模型,其中,针对高光谱分辨率的估算模型中构建了两类模型方法,分别为基于光学分类的总磷浓度估算模型和基于吸收系数的总磷浓度半分析模型,利用地面实测数据进行精度验证,结果表明基于光学分类模型的MAPE和RMSE分别为26.68%和0.06mg/L,基于吸收系数模型的MAPE和RMSE分别为16.8%和0.04mg/L,相比较而言,基于吸收系数的半分析模型在总磷浓度低值区估算精度更高。(2)实现了利用多源卫星遥感影像联合对太湖进行总磷浓度长时间监测。联合应用GOCI、MODIS、TM和OLI传感器,估算了自1984年至2016年的太湖总磷浓度。其中,将基于吸收系数的半分析模型应用于GOCI和MODIS传感器,获取了2002年至2016年的总磷浓度遥感监测数据,此类模型应用于GOCI和MODIS数据的MAPE分别为21.31%和20.22%,RMSE分别为0.052mg/L和0.051mg/L;将宽波段遥感的总磷浓度经验模型应用于Landsat的OLI和TM数据,将卫星观测总磷浓度的时间向前推进到了1984年,这类模型应用于OLI和TM数据的MAPE分别为24.13%和24.35%,RMSE分别为0.054mg/L和0.055mg/L。(3)探讨了太湖总磷浓度时空分布及变化规律。从太湖总磷浓度的空间分布来看,竺山湾、梅梁湾、太湖西部沿岸总磷浓度较高,太湖南岸及贡湖湾浓度次之,大太湖的总磷浓度最低。从太湖总磷浓度的日内变化来看,太湖各个湖区基本呈现着从早到晚逐渐降低的趋势。从太湖的总磷浓度月变化来看,竺山湾、梅梁湾及太湖西岸的总磷浓度在一年中的3月至10月期间高于全湖浓度均值,并明显高于其他湖区,而太湖南岸和大太湖总磷浓度相比其余湖区全年较低;从太湖的总磷浓度年际变化来看,竺山湾的总磷浓度一直高于其余湖区的总磷浓度,其次是太湖西岸及梅梁湾地区,几乎在所有年份都高于全湖平均浓度。太湖南岸在2006、2007、2008和2009四年总磷浓度较高,高于全湖平均浓度。贡湖湾及大太湖在全部年份总磷浓度较低。(4)分析了太湖总磷时空变化的影响因素。太湖所有湖区的总磷浓度日变化规律主要受到光照及气温的影响;竺山湾、梅梁湾及太湖西岸的总磷浓度月变化规律主要受气温影响,贡湖湾总磷浓度月变化规律的主要影响因素为总降水量,而太湖南岸和大太湖总磷浓度月变化规律主要影响因素为平均风速;太湖总磷浓度的年际变化规律主要受到年平均风速的影响,竺山湾、贡湖湾、太湖南岸及大太湖总磷浓度的年际变化主要受到风速的影响,而梅梁湾及太湖西岸受到气象因素的影响较小。(5)揭示了太湖总磷浓度对西部入湖陆源输入的响应关系。太湖西部入湖河口地区总磷浓度秋季最高,高浓度区的范围比其他季节要大,主要分布在沿岸及北部区域,降雨侵蚀会从地表带来大量的营养物质到河流中,导致河流中的总磷浓度上升,最终通过河流输送导致河口的总磷浓度增加;太湖西部入湖流域土地利用从1984到2014年间发生了较大变化,水体、耕地面积分别减少了23.92km~2和739.72km~2,建设用地、荒地及林地分别增加了412.60km~2、218.60km~2和132.43km~2,同时,随着人口与经济的增长,陆源总磷负荷呈现出逐渐增加的趋势,与之相应的太湖总磷浓度从1984年至2014年整体呈现逐渐升高的趋势,2006年浓度达到最大值,竺山湾、梅梁湾以及西部沿岸的总磷浓度较高。太湖总磷浓度与对应年份的总磷面源负荷具有较高的拟合精度,R~2达到0.87,表明太湖西部入湖流域面源中磷的输入是太湖磷含量增加的重要影响因素,其中太湖西部沿岸受到的影响最大,其次是太湖南岸及大太湖区域。