基于Sentinel-2遥感影像的巢湖蓝藻水华提取方法研究

Sentinel-2卫星兼具了空间分辨率高、重放周期短、谱段丰富三方面特点,为蓝藻水华爆发阶段及时准确的蓝藻水华提取提供了影像基础,但目前在大型湖泊蓝藻水华提取中的应用报道较少。为此,文章以2018—2020年巢湖的Sentinel-2遥感影像为例,开展包括浮游藻类指数(FAI)在内的多指标蓝藻水华提取方法研究,针对FAI阈值难以确定的典型问题,提出了基于回归分析的FAI阈值确定方法。结果表明,(1)与低分辨率卫星MODIS和GF-1影像的蓝藻水华提取结果相比,Sentinel-2提取到了面积小至100 m2的蓝藻水华区域,提取结果差异主要集中在蓝藻水华区域的边缘部分以及面积较小的零星区域,证明了Sentinel-2遥感影像能够更精确地估算蓝藻水华面积。(2)以NDVI的阈值0为基准,通过回归分析确定FAI的阈值为-1.152(决定系数r2达到0.982 3,显著性检验P<0.001),对2019年6—11月无云雾遮挡的Sentinel-2遥感影像,分别采用归一化植被指数(NDVI)与FAI指标提取蓝藻水华面积,结果表明蓝藻水华的分布情况基本一致,且蓝藻水华面积的相对偏差小于5%,证明了FAI阈值确定方法的有效性。(3)选取云雾遮挡但无大规模蓝藻水华爆发的Sentinel-2遥感影像,分别采用NDVI和FAI指标提取蓝藻水华面积,在无云雾遮挡的区域,两个指标的蓝藻水华分布情况一致,而有云雾遮挡的区域,FAI指标的提取面积仅为NDVI的53.89%,证明FAI指标受云雾影响更小。Sentinel-2遥感影像的高空间分辨率使巢湖蓝藻水华提取更为准确,在未来的水质监测领域将彰显更大的价值。