河湖水環(huán)境監(jiān)測(cè)是人類(lèi)一直以來(lái)高度重視的環(huán)境問(wèn)題。相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，遙感技術(shù)具有快速、大面積同步觀測(cè)、周期性等特點(diǎn)，對(duì)于獲取長(zhǎng)期、大范圍河湖水環(huán)境的時(shí)空變化具有顯著優(yōu)勢(shì)。本文簡(jiǎn)單介紹了無(wú)人機(jī)高光譜遙感探測(cè)水質(zhì)環(huán)境的研究方法。

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水體顏色參量計(jì)算

根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）制定的CIE-XYZ顏色標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)以及定量的描述顏色方法[6]，基于本研究采集的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)，計(jì)算河湖水體的Hue angle。在通過(guò)顏色匹配函數(shù)計(jì)算顏色刺激值過(guò)程中，由于CIE規(guī)定的顏色匹配函數(shù)的波長(zhǎng)位置與本研究的高光譜數(shù)據(jù)不完全對(duì)應(yīng)，我們利用線性擬合的方法計(jì)算了對(duì)應(yīng)高光譜數(shù)據(jù)波長(zhǎng)位置的顏色匹配函數(shù)，進(jìn)一步基于顏色刺激值計(jì)算獲得水體Hue angle（0~360?）。

CIE-XYZ顏色系統(tǒng)根據(jù)人眼的波長(zhǎng)識(shí)別范圍（380~780 nm）計(jì)算Hue angle，忽略了反映生物化學(xué)變化極其重要的紫外和近紅外波段，而一些常見(jiàn)的內(nèi)陸水體類(lèi)型（高濁度、高 CDOM以及藻類(lèi)爆發(fā)水域）在藍(lán)紫光、近紅外波段的光譜特征非常重要。因此，除了采用Hue angle量化顏色，還采用給定光譜的主導(dǎo)波長(zhǎng)來(lái)表示[12]。AVW因?yàn)榘俗贤夂徒t外波段，對(duì)于顏色更藍(lán)或更紅的極端水域，相對(duì)Hue angle具有更高的變化范圍。故為了充分利用所獲得的高光譜信息來(lái)準(zhǔn)確量化內(nèi)陸水體水色，本研究從水色主導(dǎo)波長(zhǎng)的角度利用無(wú)人機(jī)高光譜全波段數(shù)據(jù)（400~800 nm）計(jì)算AVW，計(jì)算公式為：

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水體色相分類(lèi)

實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采樣區(qū)域水環(huán)境惡化主要表現(xiàn)為大量浮萍漂浮的綠色水體和污染源附近的黃棕色污染水體。根據(jù)Hue angle定量化水體顏色變化這一特點(diǎn)，參考設(shè)定Hue angle閾值對(duì)內(nèi)陸河湖水體的分類(lèi)方法]。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中選出19條不同類(lèi)型水體（5條浮萍漂浮的綠色水體、7條一般水體和7條污染源附近黃棕色水體）的高光譜反射率曲線計(jì)算Hue angle。浮萍漂浮的水體呈綠色，具有植物光譜特征。污染源附近黃棕色水體主要組分為非色素顆粒物或有色溶解有機(jī)物，，有色溶解有機(jī)物中含有的腐殖酸和富里酸隨著濃度的升高會(huì)使水體呈現(xiàn)黃褐色。根據(jù)所選不同水體的Hue angle值將水體分為綠色異常水體（Hue angles218?）、一般水體（218'SHue angles225?）、黃棕色異常水體共3類(lèi)（Hue anglez225?）（圖3）。

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水質(zhì)參數(shù)高光譜遙感反演

通過(guò)對(duì)同步實(shí)測(cè)的遙感反射率與水質(zhì)參數(shù)（Chl-a，TSM，CDOM，濁度，TN，TP）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將不同水質(zhì)參數(shù)選擇相關(guān)性最高的波段或波段組合作為自變量，通過(guò)指數(shù)、冪函數(shù)、線性、多項(xiàng)式、偏最小二乘回歸等方法構(gòu)建反演模型（表2），通過(guò)R2和RMSE對(duì)模型的反演效果進(jìn)行評(píng)估。