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1 适用范围

本标准规定了淡水水体蓝藻水华遥感监测方法、地面监测方法和水华程度评价方法等内容。甲藻、硅藻及其他藻类水华监测与评价可参考使用本标准。

本标准适用于我国淡水湖库水华监测、评价与管理。其他淡水水体的水华监测与评价可参考使用本标准。

2 规范性引用文件

本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注明日期的引用文件，其新版本适用于本标准。

GB/T 14950 摄影测量与遥感术语

GB/T 30115 卫星遥感影像植被指数产品规范

3 术语和定义

GB/T 14950 和GB/T 30115 界定的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1

水华 algal bloom

淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，表观特征为水体表面有藻类聚集或藻类颗粒悬浮在水体当中。

3.2

藻密度 algal density

单位体积水样中藻类的细胞个数。单位：个/L。

3.3

水华面积algal bloom area

藻类漂浮在水面时覆盖水体的面积。

3.4

水华面积比例 algal bloom area proportion

水华面积占监测水体面积的比例，百分比（%）。

3.5

水华程度algal bloom level

反映水华发生的强弱特征，根据水体中藻密度的高低或水华面积比例的大小进行判定。

3.6

标准假彩色合成图像standard false color composite image

根据加色法彩色合成原理，将遥感图像的近红、红、绿波段分别通过红、绿、蓝滤光系统合成产生的彩色图像。

3.7

空间分辨率 spatial resolution

指像元代表的地面范围的大小。

3.8

时间分辨率 temporal resolution

传感器能够重复获得同一地区影像的短时间间隔。

3.9

辐射定标radiometric calibration

根据遥感器的定标方程和定标系数，将其记录的量化数字灰度值转换成对应现场的表观辐亮度的过程。

3.10

几何校正geometric correction

为消除影像的几何畸变而进行的投影变换和不同波段影像的套合等校正工作。

3.11

大气校正atmosphere correction

消除或减弱卫星遥感影像获取时在大气传输中因吸收或散射作用引起的辐射畸变。

3.12

数字灰度值 digital number（DN）

由遥感器各波段获取的反射或辐射能量量化而成的灰度等级。

3.13

表观辐亮度 apparent radiance

大气层顶辐亮度，卫星遥感器入瞳处的辐射亮度。

3.14

表观反射率 apparent reflectance

表观辐亮度与无大气水平场景绝对白体假设下遥感器应获得入瞳辐亮度之间的比值。

3.15

地表反射率 surface reflectance

地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。

3.16

归一化植被指数 normalized difference vegetation index（NDVI）

近红外波段与可见光红波段数值之差和这两个波段数值之和的比值。

3.17

数字灰度值归一化植被指数 normalizeddifference vegetation index of digital number（NDVIDN）

基于数字灰度值（DN）计算得到的归一化植被指数。

3.18

大气层顶归一化植被指数 normalized difference vegetation index of top of atmospheric reflectance（NDVITOA）

利用大气层顶表观反射率计算得到的归一化植被指数。

3.19

大气层底归一化植被指数 normalized difference vegetation index of bottom of atmospheric reflectance（NDVIBOA）

利用经过大气校正的地表反射率计算得到的归一化植被指数。

3.20

常规监测routine monitoring

以系统掌握监测水体藻类状况为目的的例行监测行为。

3.21

预警监测warning monitoring

在水华敏感期，以及时掌握监测水体藻类生长和发展状况，判断水华发生风险为目的的监测行为。

3.22

应急监测emergency monitoring

在水华暴发期，以跟踪掌握监测水体藻类水华状况为目的的监测行为。

4 水华遥感监测

4.1 监测目的

采用卫星遥感影像数据开展水体的蓝藻水华监测，获得水体中蓝藻水华的空间分布位置， 计算蓝藻水华面积及其所占水体面积比例，据此评价水华程度。

4.2 监测原理

采用卫星遥感影像数据监测蓝藻水华主要是基于正常水体光谱与发生水华水体光谱的差异。蓝藻水华暴发时，藻类聚集在水体表面，因其对红光波段的强吸收导致产生的红光波段反射率较低，在近红外波段具有类似于植被光谱曲线特征的“反射峰平台效应”，近红外波段反射率较高。而正常水体对近红外波段有强烈的吸收作用，导致反射率较低。因此，通过计算植被指数可以区分水华和正常水体。

4.3 监测内容

水体面积、蓝藻水华面积和空间分布位置。

4.4 监测频次

根据实际工作需要确定监测频次，条件允许时建议每天开展监测。

4.5 监测技术流程

水华遥感监测技术流程如图 1 所示。

图 1 基于卫星遥感影像数据监测蓝藻水华技术流程

4.6 监测方法

4.6.1 遥感数据选择

选取具有红光（630 nm～690 nm）和近红外（760 nm～900 nm）波段的卫星遥感影像数据。空间分辨率应取决于监测水体的大小，水体面积越小，空间分辨率要求越高。遥感影像数据至少覆盖监测水体 90%以上面积；在监测水体内，云覆盖率小于 50%。水陆掩膜、云掩膜、水草掩膜及观测几何条件等辅助数据坐标系及投影应与遥感影像数据保持一致。

4.6.2 几何校正

基于参考影像或空间几何信息，开展影像几何精度校正和空间投影转换，精度控制在 1个像元内。

4.6.3 空间裁剪

依据监测水体区域的左上角和右下角经纬度，对所选取的遥感影像进行空间裁剪，范围要略大于水体区域。

4.6.4 辐射定标

辐射定标根据遥感器的定标公式及各波段定标系数进行。辐射定标公式的一般形式为：

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