河湖水環(huán)境監(jiān)測是人類一直以來高度重視的環(huán)境問題。相對于傳統(tǒng)監(jiān)測手段，遙感技術(shù)具有快速、大面積同步觀測、周期性等特點(diǎn)，對于獲取長期、大范圍河湖水環(huán)境的時空變化具有顯著優(yōu)勢。本文簡單介紹了無人機(jī)高光譜遙感探測水質(zhì)環(huán)境的研究方法。

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水體顏色參量計算

根據(jù)國際照明委員會（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人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)，計算河湖水體的Hue angle。在通過顏色匹配函數(shù)計算顏色刺激值過程中，由于CIE規(guī)定的顏色匹配函數(shù)的波長位置與本研究的高光譜數(shù)據(jù)不完全對應(yīng)，我們利用線性擬合的方法計算了對應(yīng)高光譜數(shù)據(jù)波長位置的顏色匹配函數(shù)，進(jìn)一步基于顏色刺激值計算獲得水體Hue angle（0~360?）。

CIE-XYZ顏色系統(tǒng)根據(jù)人眼的波長識別范圍（380~780 nm）計算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，而一些常見的內(nèi)陸水體類型（高濁度、高 CDOM以及藻類爆發(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)波長來表示[12]。AVW因?yàn)榘俗贤夂徒t外波段，對于顏色更藍(lán)或更紅的極端水域，相對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準(zhǔn)確量化內(nèi)陸水體水色，本研究從水色主導(dǎo)波長的角度利用無人機(jī)高光譜全波段數(shù)據(jù)（400~800 nm）計算AVW，計算公式為：

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水體色相分類

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閾值對內(nèi)陸河湖水體的分類方法]。從實(shí)測數(shù)據(jù)中選出19條不同類型水體（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（Hue anglez225?）（圖3）。

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水質(zhì)參數(shù)高光譜遙感反演

通過對同步實(shí)測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，通過指數(shù)、冪函數(shù)、線性、多項式、偏最小二乘回歸等方法構(gòu)建反演模型（表2），通過R2和RMSE對模型的反演效果進(jìn)行評估。