“ 智利中南部的特点是有一系列起源于安第斯山脉的大湖。这个地区正面临着越来越多的人为影响，这造成了这些湖泊的贫营养状态。虽然监测方案通常基于有限的空间和时间覆盖范围，但遥感为大规模观测提供了有利的工具，提高了我们全面研究湖泊属性指标的能力。本文利用陆地卫星5号TM、7号ETM+和8号OLI2A哨兵A/B MSI获取的遥感影像，来研究地表水温度(SWT)、浊度和叶绿素的季节性趋势和湖内变化。”

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研究目的及内容

Research purpose and content

湖泊可以被视为环境变化的重要标志，因为它们对环境的有关特征相对敏感，反应迅速，而且它们还反映和纳入了来自更广泛的集水区和大气的变化。在本研究中，应用遥感技术，通过卫星图像预测并和实地观测验证的关键参数(地表水温度(SWT)、浊度和叶绿素a)来估计潘桂普里湖的水质状况。研究内容有以下3点：1)对照监测数据库的现场数据验证卫星获得的数据，2)利用遥感评估季节模式和3) Panguipulli湖的湖水特征的湖内变化。呈现具有代表性的总体平均季节趋势，1998年至2018年的卫星图像(陆地卫星5/7/8；SWT和浊度)和2016–2017(哨兵-2；叶绿素a)

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研究区域及数据

Research area and data

Panguipulli(39° 43′S，72° 13′W)被认为是一个温暖的单体湖，夏季分层(表面温度21°C，湖底温度9°C，温跃层在接近秋季时达到40米的深度)和冬季环流(8月份同温层温度9°C)。流域内的主要土地利用方式是原始森林(84%)和牲畜牧场(15%)。湿地占流域面积的1.2%，而城市和开放地区以及森林种植面积较少。使用的遥感数据为landsat5号专题成像仪(TM)、landsat7号增强型专题成像仪(ETM+)、landsat 8号运行陆地成像仪(OLI)和哨兵-2号(A，B)多光谱仪器(MSI)的表面反射图像。使用的近地表水温度、浊度和叶绿素a的验证数据来自水资源总局国家最低湖泊控制网络的监测数据库。

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研究方法

Research method

利用ACOLITE软件(Windows版本20180419.0)对landsat卫星图像进行了处理，该软件使用SWIR参数进行大气校正，针对海洋和淡水进行了优化。利用sanp软件中的Sen2cor模块进行哨兵-2号图像的大气校正。然后通过AWEI水体指数提取该湖泊水域面积。陆地卫星8号图像的温度、浊度和叶绿素a指数直接用ACOLITE进行分析。对于浊度，应用了Dogliotti等人(2015) (T_Dogliotti)的单波段切换算法。对于叶绿素a，基于蓝/绿波段比的海洋叶绿素双波段(OC2v2)算法。用于计算自动水提取指数(AWEI)、传感器亮度温度、浊度和叶绿素a的算法和卫星波段，以及用于分析它们的软件如表3

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研究结果

Research result

• landsat5/7/8号得出的SWT(表皮温度)与原地SWT(整体温度)呈线性相关(R2=0.86)，区域资源测绘数据(0.17)也证实了卫星数据和实地数据之间相对较好的相似性。

  

• 根据显著性差异检验系数(t)和事后检验系数p表明：来自卫星图像的浊度和叶绿素含量a季节性长期平均值在任何季节都没有显示出与原位数据的显著差异。

• 卫星数据显示，SWT的季节变化很大，整个湖泊的平均温度从冬季的8.0摄氏度到夏季的17.5摄氏度不等。

• 秋季和夏季(1.3-1.6 FNU)的全湖平均浊度低于春季和冬季(2.2-2.4 FNU)

• 根据对五个地点叶绿素的季节性分析，只有夏季 (1.1μg·L-1)和秋季 (1.9μg·L-1)之间的差异是显著的。

  

• 此外将3个变量在不同的季节做了相关性分析，发现三个变量之间没有明显的关系:只有在冬季，SWT与叶绿素a显著相关。

  

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小编观点

Editor's View

本文的亮点可以体现在3方面：

• 利用遥感研究了智利的Panguipulli湖的季节性特征变化，体现了遥感手段在大尺度水文研究的优势。

• 卫星遥感数据能够对湖泊季节和空间情况进行更广泛的观测。

• 利用卫星图像绘制空间和季节变化图有助于确定具有不同特征的湖泊地区，提升水资源管理战略。

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文章来源

Article source

Huovinen P , Ramirez J , Caputo L , et al. Mapping of spatial and temporal variation of water characteristics through satellite remote sensing in Lake Panguipulli, Chile[J]. The ence of the Total Environment, 2019, 679(AUG.20):196-208.

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小编简介

Editor introduction

李辉，西北农林科技大学，农业水土工程专业。