本次研究使用中国科学院南京地理与湖泊研究所开发的洪泽湖水环境遥感监测系统，对2013年8月中旬发生在洪泽湖小范围蓝藻水华前后各一个月的MODIS影像进行处理，分析蓝藻爆发前后的叶绿素a浓度变化。便于快速、全面了解湖面水质情况，为控制蓝藻水华、治理和改善水体环境提供基础资料，对建立洪泽湖水质的预警系统都非常重要[11]。

2  数据和方法

2.1  蓝藻水体光谱特征

内陆湖泊水体遥感反射率Rw是其水体各种物质（包括纯水、叶绿素、悬浮物质和黄色物质）的综合反映[12]，可用公式近似描述各种物质对水体反射率的影响：

式中:Rw 水面反射率，bw水后向散射系数，bs无机悬浮物质后向散射系数，bp叶绿素后向散射系数，aw水吸收系数，as无机悬浮物质吸收系数，aP叶绿素吸收系数，ay黄色物质吸收系数，叶绿素吸收系数可由此公式变形所得[13]。

水华发生后，湖泊内叶绿素a浓度显著提高。叶绿素a浓度与440nm、670nm吸收系数呈正相关关系，水体可见光波段440nm、680nm反射率减小，吸收峰增加[14]。

2.2  数据来源

MODIS传感器是新一代地球观测传感器，装载在美国国家航空航天局的Terra和Aqua两颗卫星上，它具有36个中等分辨率水平覆盖可见光、近红外、远红外的光谱波段，光谱范围0.4-14.4微米，扫描宽度2330千米，第一波段和第二波段空间分辨率为250米，第三波段到第七波段的空间分辨率为500米，剩余波段的空间分辨率为1000米[15]。时间分辨率很高（每天成像两次），辐射分辨率也很高（12bit，而TM数据为8bit），且可以免费获取，适宜进行大范围的动态监测[16]。

洪泽湖水环境监测系统需要用到Terra星和Aqua星的250米，500米，1000米分辨率的地表反射率产品及1千米分辨率的定位文件，以上文件均可从NASA的陆地过程分布式数据档案中心（The Land Processes Distributed Active Archive Center，LP DAAC/NASA）下载。

针对MODIS卫星图像的大气校正，需要首先遍历各个像元，然后寻找清洁像元。因此必须需找到足够的清洁像元，为此需要借助气象数据来进行判断，哪个像元是清洁的。基于此，还需要NASA提供的气象数据，采用的气象数据包括水汽（文件名第九，第十位是“00”）、臭氧（文件后缀名为“OZONE”）、风速风向（文件名第九，第十位是“06”）、相对湿度（文件名第九，第十位是“12”）[17]。

收集2013年7月15日至2013年9月15日数据，并进行筛选，去除洪泽湖区域不完整、气象条件恶劣等问题的数据，共选取符合要求的MODIS遥感数据14份。