一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法

本发明涉及自然地理热喀斯特湖，尤其涉及一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法。

背景技术：

1、热喀斯特湖是多年冻土区一种独特的湖泊类型，通常含有丰富的有机物，是当地生态系统的重要组成部分，为许多水生生物提供栖息地。然而，在全球气候变暖的背景下，多年冻土快速退化，导致热喀斯特湖数量和面积的增加，同时释放大量原本被冻结的有机质。这种变化不仅改变了热喀斯特湖生态系统的结构和功能，降低了区域生物多样性并导致湖泊富营养化，引发浮游植物的爆发性增长，即“浮游植物藻华”。浮游植物藻华剧烈改变水体的化学和物理性质，且浮游植物的过度增长会阻碍阳光穿透，影响湖泊底层的光合作用过程，降低水体中的氧气含量，导致水质恶化，进而影响整个水体的生态平衡并产生有毒物质，这些毒素不仅对水生生态系统造成破坏，还可能危及人类健康。

2、由于多年冻土区地理位置和恶劣的自然条件，对这些湖泊进行有效地监测和管理面临着诸多挑战和高不确定性。由于多年冻土区热喀斯特湖有机质含量较高，目前用于遥感资料解译浮游植物生物量的代理指标的叶绿素a(chla)表现出很大的不确定性，加上水体成分cdom、沉积物和chla的浓度组成在不同的热喀斯特湖、不同季节中有很大的变化，以及热喀斯特湖水域的光学特性复杂性和多年冻土区不利观测条件(如浓厚的气溶胶、薄云等)的污染，目前难以找到足够的数据资料对多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华进行准确评估。

3、因此，亟需发展一种有效的监测技术对多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华进行实时监测，对于保持青藏高原多年冻土区热喀斯特湖的生态平衡和全球环境健康至关重要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种精确、可靠的多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法。

2、为解决上述问题，本发明所述的一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法，包括以下步骤：

3、s1多年冻土区热喀斯特湖遥感影像资料整理：

4、通过收集landsat 4、5、7和8号卫星图像，完成历史多年冻土区热喀斯特湖landsat卫星数据资料整理，并使用fmask算法标识并标记与云或云阴影相关的像素；然后利用landsat 5、7和8号卫星图像生成空间分辨率为30米的全球地表水出现数据集，用以表征全球范围内水体存在的概率，来确定湖泊的范围；

5、s2多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别：

6、利用cie二维色彩空间(international commission on illumination)技术，将landsat 4、5、7和8号卫星遥感影像资料中红色、绿色和蓝色三个可见波段的遥感反射率数据转换为cie xy色度坐标(x，y)后，通过在二维cie坐标系统中定义一个边界，并通过水体的颜色区分为含藻华水体和无藻华水体。

7、所述步骤s2中边界为：

8、y＝223.201344x3-189.247165x2+51.708314x-4.1086.5；式中：x，y分别代表分别代表红色、绿色色度坐标。

9、本发明与现有技术相比具有以下优点：

10、1、本发明通过对遥感影像资料红色、绿色和蓝色三个可见波段的遥感反射率数据转换成由国际照明委员会(cie)创建的二维色度空间，提高了多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华范围识别的准确性和可靠性，克服了由于多年冻土区热喀斯特湖水体成分时空变化大、透明度差、水域的光学特性复杂和受不利观测条件(如浓厚的气溶胶、薄云等)影响较大的挑战，实现了自动高精度监测识别多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华的目的。

11、2、采用本发明方法，可为相关部门制定有效的气候变化政策提供科学依据，为保障多年冻土区水生态和饮水安全提供有力数据技术支持。

技术特征：

1.一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法，其特征在于：所述步骤s2中边界为：

技术总结
本发明涉及一种多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别方法，包括以下步骤：S1多年冻土区热喀斯特湖遥感影像资料整理：通过收集Landsat 4、5、7和8号卫星图像，并使用Fmask算法标识并标记与云或云阴影相关的像素；然后利用Landsat 5、7和8号卫星图像生成空间分辨率为30米的全球地表水出现数据集，用以表征全球范围内水体存在的概率，来确定湖泊的范围；S2多年冻土区热喀斯特湖浮游植物藻华识别：利用CIE二维色彩空间技术，将Landsat 4、5、7和8号卫星遥感影像资料中红色、绿色和蓝色三个可见波段的遥感反射率数据转换为CIE xy色度坐标（x,y）后，通过在二维CIE坐标系统中定义一个边界，并通过水体的颜色区分为含藻华水体和无藻华水体。本发明精确、可靠。

技术研发人员：贠汉伯,张明义,吴青柏,邵明
受保护的技术使用者：中国科学院西北生态环境资源研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17