1T/EERTXXXX—2025地表水環(huán)境碳匯光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了地表水環(huán)境碳匯光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)的工作流程、監(jiān)測(cè)指標(biāo)、遙感數(shù)據(jù)獲取與處理、遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與表達(dá)、遙感反演估算模型與方法等內(nèi)容。本文件適用于我國(guó)各類地表水域（如河流、湖泊、河口、港灣、水庫(kù)、池塘、溝渠等）的水環(huán)境碳匯監(jiān)測(cè)工作，適用于水體儲(chǔ)碳、固碳能力及碳匯量的遙感估算。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3838地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T32453衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品分類分級(jí)規(guī)則HJ91.2地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1碳匯carbonsink水體中能夠吸收并儲(chǔ)存二氧化碳（CO2）等溫室氣體的物質(zhì)和過(guò)程，主要包括溶解態(tài)和顆粒態(tài)碳源的轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存。指在水體中長(zhǎng)期儲(chǔ)存的碳元素，包括無(wú)機(jī)碳和有機(jī)碳。3.2儲(chǔ)碳carbonstorage指在水體中長(zhǎng)期儲(chǔ)存的碳元素，包括無(wú)機(jī)碳和有機(jī)碳。儲(chǔ)碳可發(fā)生在水體表層、水體沉積物或水生生物體內(nèi)，是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。3.3固碳carbonsequestration指通過(guò)物理、化學(xué)或生物過(guò)程將大氣中的二氧化碳固定到水體中或水生生態(tài)系統(tǒng)中的過(guò)程。固碳通常是實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)碳的前提和機(jī)制，對(duì)于減緩氣候變化具有重要意義。3.4光學(xué)遙感opticalremotesensing采用衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等平臺(tái)，利用光學(xué)傳感器捕捉水體及其周圍環(huán)境的信息，能夠提供水體的水環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，以及水體邊界等數(shù)據(jù)和信息，廣泛應(yīng)用于地表水環(huán)境監(jiān)測(cè)和碳匯估算中。3.5無(wú)機(jī)顆粒碳inorganicparticulatecarbon指水體中以無(wú)機(jī)顆粒形態(tài)存在的碳量，主要指碳酸鹽類礦物顆粒等無(wú)機(jī)形式的碳，常用計(jì)量單位：mgC/L（毫克碳每升）。3.6有機(jī)顆粒碳o(jì)rganicparticulatecarbon指水體中以顆粒形態(tài)存在的有機(jī)碳總量，主要包括浮游植物、沉積物及其有機(jī)殘留物中的碳，常用計(jì)量單位：mgC/L（毫克碳每升）。3.7溶解無(wú)機(jī)碳inorganicdissolvedcarbonT/EERTXXXX—20252指水體中以溶解態(tài)形式存在的無(wú)機(jī)碳總量，通常以碳酸根離子（CO32-)和碳酸氫根離子（HCO3-）的形式存在，是水生植物和藻類生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)鹽之一，常用計(jì)量單位：mgC/L（毫克碳每升）。3.8溶解有機(jī)碳o(jì)rganicdissolvedcarbon指水體中以溶解態(tài)形式存在的有機(jī)碳總量，主要包括自然有機(jī)物和人為污染物中的有機(jī)碳，溶解有機(jī)碳對(duì)水環(huán)境質(zhì)量和水體生態(tài)健康有顯著影響，常用計(jì)量單位：mgC/L（毫克碳每升）。3.9葉綠素achlorophylla化學(xué)分子式為C55H72MgN4O5，是估算浮游植物生物量的重要指標(biāo)，是評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化水平和估算初級(jí)生產(chǎn)力的重要參數(shù)，也是光學(xué)遙感的重要探測(cè)指標(biāo)，常用計(jì)量單位：mg/m3或者μg/L（毫克每立方米或者微克每升）。3.10浮游植物種群phytoplanktonpopulation指水體中微小的植物性浮游生物群體，能夠通過(guò)光合作用固定二氧化碳。浮游植物的數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)是水體生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵指標(biāo)之一。3.11懸浮泥沙suspendedsediments指水體中以懸浮狀態(tài)存在的固體顆粒物，這些顆粒物在水體中可導(dǎo)致渾濁，影響水質(zhì)。懸浮泥沙的濃度是評(píng)估水體渾濁度和水質(zhì)狀況的重要指標(biāo)，同時(shí)也是估算無(wú)機(jī)顆粒碳的中間介質(zhì)，常用計(jì)量單位：mg/L（毫克每升）。3.12黃色物質(zhì)chromophoricdissolvedorganicmatter指水體中能夠吸收特定波長(zhǎng)光的溶解性有機(jī)物，是水體溶解有機(jī)碳的重要儲(chǔ)庫(kù)，通常呈現(xiàn)黃色或棕色，影響水體的顏色和透明度。黃色物質(zhì)主要來(lái)自于植物性有機(jī)物分解或污染物，常用計(jì)量單位：m?1（每米吸收率）。3.13水表溫度surfacewatertemperature指水體表面層的溫度。水表溫度對(duì)水體的生物活動(dòng)、溶解氧的溶解度以及化學(xué)反應(yīng)速率有重要影響。常用計(jì)量單位：℃（攝氏度）。3.14色度chroma指水體的顏色，是水體中溶解性物質(zhì)和懸浮物反射光的結(jié)果。色度常用于評(píng)估水體的污染程度或自然特征。常用計(jì)量單位：platinum-cobalt(Pt-Co)數(shù)值。3.15濁度turbidity指水體中懸浮物對(duì)光的散射程度，通常由懸浮顆粒物、微生物、藻類等引起。渾濁度是評(píng)估水體清潔度和水質(zhì)的重要指標(biāo)。常用計(jì)量單位：NTU（NephelometricTurbidityUnit，濁度單位）。3.16水位waterlevel指水體表面相對(duì)于某一參考面的高度。水位的變化反映了水體的蓄水狀況和可能的水文變化，是水資源管理的重要指標(biāo)。常用計(jì)量單位：m（米）。3.17水面面積watersurfacearea指水體在地表上所覆蓋的水平投影面積，反映了水體的空間分布范圍，是水體動(dòng)態(tài)變化和水資源評(píng)估的重要參數(shù)。常用計(jì)量單位：km2（平方千米）。4工作流程T/EERTXXXX—20253地表水碳匯光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)工作流程如圖1所示，其中水質(zhì)參數(shù)地面采樣記錄表見(jiàn)附錄A中表A.1，水質(zhì)反演模型的基本信息匯總表見(jiàn)附錄B中表B.1。5監(jiān)測(cè)指標(biāo)5.1構(gòu)建原則5.1.1科學(xué)性和系統(tǒng)性指標(biāo)體系的構(gòu)建和級(jí)別劃分應(yīng)符合地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，分級(jí)結(jié)構(gòu)清晰，能反映不同級(jí)別指標(biāo)之間的內(nèi)在特征與聯(lián)系。5.1.2全面性所選碳匯要素和指標(biāo)應(yīng)充分考慮影響水環(huán)境要素的各方面因素，并能夠充分反映水體的碳儲(chǔ)存狀況。5.1.3可操作性各指標(biāo)應(yīng)具有明確的定義，所需數(shù)據(jù)可被準(zhǔn)確測(cè)量與統(tǒng)計(jì)；基于衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)的光學(xué)遙感碳匯產(chǎn)品，其精度應(yīng)滿足不同指標(biāo)類別的定量估算與評(píng)價(jià)分級(jí)需求，并符合現(xiàn)行國(guó)家及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；方法簡(jiǎn)便、結(jié)果易于理解，可被各類用戶廣泛采納和應(yīng)用。5.1.4可擴(kuò)展性和兼容性體系制定首先考慮目前使用廣泛、可標(biāo)準(zhǔn)化程度高的主流遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，同時(shí)考慮未來(lái)一定時(shí)期出現(xiàn)新類別和等級(jí)劃分的可能性，具備可擴(kuò)展性；與現(xiàn)行使用的國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)體系、碳源碳匯要素具有明確的映射關(guān)系，能方便地與國(guó)內(nèi)外相關(guān)分類分級(jí)方案接軌。T/EERTXXXX—20254圖1地表水環(huán)境碳匯光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)工作流程圖5.2指標(biāo)分級(jí)5.2.1基于衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)光學(xué)遙感探測(cè)的地表水環(huán)境碳匯監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系分為三級(jí)體系。5.2.2一級(jí)指標(biāo)為水體碳匯總量，是目標(biāo)層指標(biāo)。5.2.3在一級(jí)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，依據(jù)水體中碳匯要素進(jìn)一步細(xì)分為六個(gè)二級(jí)指標(biāo)，分別是水體物理特征、碳匯總量、溶解態(tài)無(wú)機(jī)碳總量、溶解態(tài)有機(jī)碳總量、顆粒態(tài)無(wú)機(jī)碳總量和顆粒態(tài)有機(jī)碳總量，這些二級(jí)指標(biāo)構(gòu)成了指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層。5.2.4依據(jù)衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)光學(xué)遙感技術(shù)對(duì)于碳匯要素的可獲得性，對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為三級(jí)指標(biāo)層，包括水表溫度、水體面積、CO2溶解度、黃色物質(zhì)（CDOM）、懸浮泥沙（SSC）、葉綠素a及浮游植物種群結(jié)構(gòu)。其中，水表溫度影響CO2在水體中的溶解能力，是估算水體碳匯量的重要物理參數(shù)；水體面積則是用于估算水體體積并進(jìn)而獲得碳匯指標(biāo)的重要計(jì)量參數(shù)。T/EERTXXXX—202555.2.5地表水環(huán)境碳匯光學(xué)遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。Q=Ctotal×V=吸收特征來(lái)構(gòu)建遙感反演算法。例如，合或光譜分解方法提取不同藻類特征，表1碳匯監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系6遙感數(shù)據(jù)獲取與處理6.1遙感數(shù)據(jù)類型6.1.1高分辨率衛(wèi)星影像優(yōu)選具備較高空間和光譜分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，能獲取可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外等多光譜信息，重訪周期短、覆蓋范圍廣，可支持中大尺度水體范圍提取、水質(zhì)要素反演及碳匯變化的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析。6.1.2無(wú)人機(jī)遙感影像通過(guò)搭載高光譜傳感器獲取厘米級(jí)高分辨率影像，飛行路徑和時(shí)間靈活可控，適合重點(diǎn)水域的精細(xì)化碳匯監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)驗(yàn)證及短期快速變化的補(bǔ)充觀測(cè)。6.1.3輔助遙感數(shù)據(jù)輔助遙感數(shù)據(jù)包括但不限于數(shù)字高程模型（DEM）和氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，可提供地形、大氣狀況等背景信息，用于影像的大氣與幾何校正及結(jié)果精度提升。6.2獲取方式6.2.1遙感數(shù)據(jù)來(lái)源包括但不限于衛(wèi)星影像（如Sentinel-2、Landsat系列、高分系列、資源系列等）、T/EERTXXXX—20256無(wú)人機(jī)影像等遙感平臺(tái)。6.2.2遙感數(shù)據(jù)的選擇應(yīng)根據(jù)研究區(qū)域的尺度、監(jiān)測(cè)目標(biāo)以及時(shí)間需求進(jìn)行優(yōu)化，以確保數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率滿足碳匯要素監(jiān)測(cè)的需求。6.2.3具體的遙感數(shù)據(jù)收集應(yīng)遵循以下原則：a)數(shù)據(jù)來(lái)源：選擇具有高時(shí)空分辨率的遙感數(shù)據(jù)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)優(yōu)先考慮高分辨率數(shù)據(jù)（如歐空局的Sentinel—2，中國(guó)的高分—2號(hào)等），無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)可提供更高精度的影像。b)數(shù)據(jù)質(zhì)量：選擇云量少、影像清晰度高的影像，避免季節(jié)性或氣象條件影響的影像。6.3遙感影像預(yù)處理6.3.1幾何校正6.3.1.1對(duì)影像進(jìn)行幾何校正，消除由于影像采集角度、平臺(tái)移動(dòng)等因素造成的幾何畸變。6.3.1.2使用標(biāo)準(zhǔn)地圖投影對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)。6.3.2輻射校正對(duì)影像進(jìn)行輻射校正，消除傳感器特性、觀測(cè)角度等因素對(duì)影像輻射值的影響，確保數(shù)據(jù)具有可比6.3.3大氣校正進(jìn)行大氣校正，消除大氣中的水蒸氣、氣溶膠等對(duì)光譜信息的影響，確保獲取地物的真實(shí)反射率。6.3.4水體提取遙感影像經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)行水體面積的提取。常用的方法包括基于NDWI（歸一化水體指數(shù)）、MNDWI（修改的歸一化水體指數(shù)）等遙感指數(shù)，結(jié)合閾值分割或分類方法，準(zhǔn)確提取水體區(qū)域，確保水體邊界的精確性。6.3.5數(shù)據(jù)融合6.3.5.1根據(jù)觀測(cè)要素精細(xì)化程度的要求，可開(kāi)展多源遙感數(shù)據(jù)融合（如高分辨率和多/高光譜衛(wèi)星遙感影像的融合、無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星遙感影像融合等）和同化（如開(kāi)展和氣象數(shù)據(jù)的同化等通過(guò)數(shù)據(jù)融合和同化技術(shù)提高產(chǎn)品的時(shí)空分辨率和精細(xì)程度。6.3.5.2基于多時(shí)相和長(zhǎng)時(shí)序遙感數(shù)據(jù)，可有效描述水環(huán)境和碳存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)變化，并提供全時(shí)段監(jiān)測(cè)能力。6.4遙感影像反演6.4.1碳匯指標(biāo)遙感反演6.4.1.1通過(guò)對(duì)預(yù)處理后的遙感影像進(jìn)行分析，提取與碳匯相關(guān)的水環(huán)境指標(biāo)，包括光合有效輻射（PAR），水表溫度和水體面積等。6.4.1.2水體中用于估算不同碳匯的指標(biāo)主要包括葉綠素、懸浮泥沙、CO2、CDOM，通過(guò)光譜反射特征、波段指數(shù)以及與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的回歸模型來(lái)估算，同時(shí)采用相關(guān)的水環(huán)境指標(biāo)，進(jìn)行碳匯關(guān)鍵指標(biāo)的遙感獲取。6.4.1.3常見(jiàn)的碳匯要素包括水體中溶解無(wú)機(jī)碳（DIC）、溶解有機(jī)碳（DOC）、顆粒有機(jī)碳（POC）、顆粒無(wú)機(jī)碳（PIC）等，根據(jù)碳匯關(guān)鍵指標(biāo)的提取，用于估算不同形態(tài)的碳匯量。6.4.2碳匯總量核算6.4.2.1基于水體遙感信息提取后得到的碳匯要素?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)碳匯核算模型計(jì)算水體的碳吸收和儲(chǔ)存量。6.4.2.2在碳匯總量核算過(guò)程中，將水體面積與碳匯指標(biāo)濃度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)碳匯能力的定量化分析。6.4.3數(shù)據(jù)分析T/EERTXXXX—20257基于水體的不同形式的碳儲(chǔ)量，開(kāi)展水體碳匯總量評(píng)估并開(kāi)展分析、預(yù)測(cè)預(yù)警。6.5數(shù)據(jù)質(zhì)量控制6.5.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性檢查對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性檢查，確認(rèn)影像的幾何、輻射、大氣等校正是否符合要求。6.5.2數(shù)據(jù)一致性檢查通過(guò)與地面觀測(cè)數(shù)據(jù)或已有的高質(zhì)量遙感數(shù)據(jù)對(duì)比，確保遙感數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的一致性。6.5.3質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)6.5.3.1使用多種評(píng)價(jià)指標(biāo)，如均方根誤差（RMSE）、平均絕對(duì)誤差（MAE）、平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE）和決定系數(shù)（R2)等進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估，并結(jié)合1:1散點(diǎn)圖、殘差分布圖進(jìn)行可視化分析，綜合評(píng)價(jià)模型的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。6.5.3.2可按水質(zhì)參數(shù)、時(shí)間和空間分區(qū)對(duì)結(jié)果分類比較，用于識(shí)別適用性與局限性，并為模型優(yōu)化提供依據(jù)。6.5.4異常值處理識(shí)別并處理遙感影像中的異常像元和噪聲信息，避免其對(duì)碳匯核算精度造成干擾。7遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與表達(dá)7.1分類要求遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)要素、空間尺度、時(shí)間周期、數(shù)據(jù)來(lái)源及產(chǎn)品類型進(jìn)行分類，并在成果報(bào)告和數(shù)據(jù)產(chǎn)品中予以標(biāo)注。分類應(yīng)遵循以下原則：——按監(jiān)測(cè)要素分類：包括水體范圍、水質(zhì)參數(shù)（如葉綠素a、懸浮物、溶解有機(jī)物濃度等）、碳匯量等主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)；——按空間尺度分類：可分為全球／全國(guó)尺度、省級(jí)尺度、市縣級(jí)尺度、園區(qū)／社區(qū)尺度等，不同尺度對(duì)應(yīng)不同的空間分辨率要求；——按時(shí)間周期分類：可分為月度、季度、半年、年度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，必要時(shí)增加旬或日監(jiān)測(cè)產(chǎn)品；——按數(shù)據(jù)來(lái)源分類：包括高分辨率衛(wèi)星遙感產(chǎn)品、無(wú)人機(jī)遙感產(chǎn)品及多源數(shù)據(jù)融合產(chǎn)品，需注明主要數(shù)據(jù)源及處理方法；——按產(chǎn)品類型分類：分為柵格影像產(chǎn)品（GeoTIFF等）、矢量邊界產(chǎn)品（Shapefile、GeoJSON等）和統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告等。7.2圖件要求7.2.1產(chǎn)品分辨率按照碳匯要素遙感監(jiān)測(cè)估算的精度要求，可結(jié)合衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)遙感數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率和觀測(cè)要素，生成全球／全國(guó)尺度（優(yōu)于10km）、省級(jí)尺度（優(yōu)于3km）、市縣級(jí)尺度（優(yōu)于1km）和園區(qū)／社區(qū)尺度（優(yōu)于10m）的遙感監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。7.2.2時(shí)間分辨率可以對(duì)地表水環(huán)境碳匯要素進(jìn)行月度、季節(jié)、半年和年度監(jiān)測(cè)。7.2.3圖例設(shè)置7.2.3.1圖例應(yīng)與監(jiān)測(cè)變量屬性一致，分級(jí)宜為5~9級(jí)，標(biāo)注應(yīng)包括變量名稱、單位（SI）和數(shù)值范7.2.3.2布局應(yīng)與圖件主體協(xié)調(diào)，不遮擋重要信息，并在不同設(shè)備和打印條件下清晰可辨。7.2.3.3配色應(yīng)簡(jiǎn)潔、易區(qū)分，避免相近色。7.3遙感影像專題圖制作T/EERTXXXX—202587.3.1專題圖制作要求遙感影像專題圖制作應(yīng)滿足以下要求：a)專題圖必須完整反映監(jiān)測(cè)目標(biāo)的空間分布特征，并在圖面上明確標(biāo)注坐標(biāo)格網(wǎng)、比例尺、圖例、指北針、標(biāo)題及數(shù)據(jù)來(lái)源；b)專題圖應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測(cè)要素設(shè)置合理的分類與色彩分級(jí)方案，確保圖件的可讀性和對(duì)比性；c)專題圖制作應(yīng)采用統(tǒng)一的制圖規(guī)范和符號(hào)體系，保證不同產(chǎn)品間的一致性和可比性；d)制作過(guò)程中應(yīng)注明數(shù)據(jù)處理方法、時(shí)間尺度、空間分辨率及投影坐標(biāo)系等信息，以便追溯與再利用。7.3.2產(chǎn)品輸出與可視化7.3.2.1將碳匯要素的遙感影像產(chǎn)品輸出為標(biāo)準(zhǔn)化格式（如GeoTIFF、NetCDF等），并通過(guò)地理信息系統(tǒng)（GIS）或遙感軟件進(jìn)行可視化展示，便于進(jìn)一步分析和決策支持。7.3.2.2生成的產(chǎn)品至少包括以下類型：水體碳匯總量分布圖、碳匯密度空間分布圖、碳匯變化趨勢(shì)等信息。7.4空間數(shù)據(jù)格式要求在遙感影像處理和產(chǎn)品制作過(guò)程中，空間數(shù)據(jù)應(yīng)遵循統(tǒng)一的格式要求，以確保數(shù)據(jù)的一致性和可互操作性。7.4.1空間數(shù)據(jù)具體格式要求空間數(shù)據(jù)具體格式要求為：a)坐標(biāo)系：平面坐標(biāo)系采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，適用于全國(guó)范圍的數(shù)據(jù)處理；b)高程基準(zhǔn)：采用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”，保證高程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；c)投影方式：采用“經(jīng)差3度分帶高斯克呂格”投影方式，適用于大范圍的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和分析。8遙感反演估算模型與方法8.1地表水環(huán)境常用的遙感反演算估算模型8.1.1地表水環(huán)境常用的遙感反演算模型見(jiàn)表2。表2地表水環(huán)境常用的遙感反演算模型與方法匯總表1——Ta大氣溫度、Th參考水溫al.(2013).2經(jīng)驗(yàn)算法/CI和OCx混合/ap?(λ)、aw(λ)（詳見(jiàn)附3長(zhǎng)下的CDOM吸收系數(shù)ap?(λ)（詳見(jiàn)附錄D）4567——98類所注1：未特別標(biāo)注的“經(jīng)驗(yàn)算法”均指基于遙感反注2：波段列中“——”表示無(wú)特定固定波段，該類指標(biāo)的反演主要依賴于其他衍生參數(shù)，即通過(guò)原始波段數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算8.1.2各類水域主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的常用遙感反演算法及其應(yīng)用產(chǎn)品匯總表見(jiàn)表3。表3各類水域主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的常用遙感反演算法及其應(yīng)用產(chǎn)品匯總表/SatCO2NASA拓展的分裂窗算法NASANOAA算法：多通道SST算法即MCSST（multi-rNASA/SeaDASMabitetal.(2022)//QAA_v6-CDOM半解析方法NASA經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚇ASA/SeaDASNASA模型：CI算法、OCx算法、CI和OCx混合NASA/SeaDASNASA/藍(lán)藻生物量硅藻半解析模型8.2主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)估算方法8.2.1CO?溶解度T/EERTXXXX—20258.2.1.1MeSAA-pCO2半解析模型計(jì)算方法參見(jiàn)公式（1）~（3）：式中：pCO2——目標(biāo)像元的大氣平衡分壓，單位：μatm；pCO2@Hmix——保守混合模型下由鹽度/總堿度和溫度決定的pCO2，單位：μatm；?pCO2@bio——生物/局地化學(xué)過(guò)程引起的偏差，單位：μatm；LUT——基于保守混合模型構(gòu)建的查找表；TA0——淡水端元的總堿度端元值，單位：μmol·kg-1;DIC0——淡水端元的溶解無(wú)機(jī)碳濃度端元值，單位：μmol·kg-1;NTA35——海水端元（通常為鹽度35）的總堿度端元值，單位：μmol·kg-1;NDIC35——海水端元（通常為鹽度35）的溶解無(wú)機(jī)碳濃度端元值，單位：μmol·kg-1;SST——海表溫度，單位：℃;Salinity——海表鹽度，單位：psu。8.2.1.2多參數(shù)擬合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（4）：pCo2=f(C?l—a、ZSD、Tw、iPAR、ACCUPAR、Drs)················(4)輸入：Chl-a、ZSD、Tw、iPAR、AccuPAR、Drs輸出：pCO2式中：Chl-a——葉綠素a濃度，單位：μg/L；ZSD——透明度，單位：m；Tw——表層水溫，單位：℃;iPAR——入射光合有效輻射，單位：μmol·m-2·s-1;AccuPAR——穿透水體的有效光照，單位：μmol·m-2·s-1;Drs——?dú)怏w交換擾動(dòng)參數(shù)。8.2.2水表溫度（SST）8.2.2.1NASA拓展的分裂窗算法計(jì)算方法參見(jiàn)公式（5）：SST=aij0+aij1BT11μm+aij2(BT11μm—BT12μm)Tsfc式中：aij——根據(jù)月份與緯度分區(qū)設(shè)定的一組系數(shù)，可在NASA官網(wǎng)查閱；SST——水表溫度，單位：℃;BT11μm——11μm通道的亮度溫度，單位：K；BT12μm——12μm通道的亮度溫度，單位：K；Tsfc——參考海表溫度（SST），單位：℃;θ——傳感器天頂角，單位：°;θ*——若像素位于掃描線前半部分，則天頂角為負(fù)，單位：°;mirror——鏡像邊編號(hào)（0或1）。T/EERTXXXX—2025注：此外，NASA還確立了基于短波紅外（3μm~4μm）和三個(gè)波段（3.9μm、11μm和12μm）海表溫度熱輻射的8.2.2.2Air2Water算法計(jì)算方法參見(jiàn)公式（6）~（8）：a4a4式中：t——一年中的第幾天（儒路日）；ty——一年中的總天數(shù)（通常為365或366）；Ta——大氣溫度，即空氣溫度，單位：℃;Tw——湖泊表層的水溫，單位：℃;δ（delta）——無(wú)量綱參數(shù)，表示湖泊表層體積與參考體積的比例；T?——參考水溫，用于表示湖泊深層水體的溫度，通常固定為4℃,也可作為待優(yōu)化參數(shù)，單位：℃;a1~a8——模型的八個(gè)可調(diào)參數(shù)，用于擬合特定湖泊的溫度響應(yīng)行為。8.2.2.3NOAA算法8.2.2.3.1多通道SST算法參見(jiàn)公式（9）：Ts=α+βTi+Y(Ti—Tj+δTi—Tj)(1—sec(θ))······························(9)式中：Ts——待計(jì)算的水體表面溫度，單位：℃;α,β,Y,δ——算法的待定系數(shù)，可在NOAA官網(wǎng)查閱；Ti——中紅外通道的亮度溫度，單位：℃;Tj——熱紅外通道的亮度溫度，單位：℃;θ——天底角，單位：°。8.2.2.3.2非線性算法參見(jiàn)公式（10）：Ts=α+βTi+Y(Ti—Tj)Tguess+δ(Ti—Tj)(1—sec(θ))·························(10)式中：Tguess——水表溫度的最初估計(jì)值，可用MCSST結(jié)果代替，單位：℃。8.2.2.4單窗算法應(yīng)設(shè)置3個(gè)輸入?yún)?shù)，分別為地表發(fā)射率、大氣透射率和有效平均大氣溫度。大氣透射率可利用LOWTRAN-7程序模擬大氣狀態(tài)獲取，有效平均大氣溫度可利用當(dāng)?shù)貧庀笥^測(cè)站數(shù)據(jù)計(jì)算獲取。計(jì)算方法參見(jiàn)公式（11）~（13）。C=ετ··························································(12)式中：a——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為-67.355351；T/EERTXXXX—2025b——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為0.458606；ε——地表發(fā)射率；τ——大氣總透射率；Ts——是地表真實(shí)溫度，單位：K；Tsensor——傳感器（星上）亮度溫度，單位：℃。T0——近地面大氣溫度，單位：℃;Ta——有效平均大氣溫度，單位：℃。8.2.2.5微波遙感反演模型計(jì)算方法參見(jiàn)公式（14）：T(θ)=Ttm(θ)+τ[eTs+(1—e)(ΩTtm(θ)+τTc)]····························(14)式中：θ指入射角，單位：°;T(θ)——輻射計(jì)觀測(cè)的亮度溫度，單位：℃;Ts——海洋表面溫度，單位：℃;Tc——宇宙背景輻射，單位：℃;Ttm(θ)——大氣上行輻射亮度溫度，單位：℃;Ttm(θ)——大氣下行輻射亮度溫度，單位：℃;e——海面比輻射率；τ——大氣透過(guò)率；Ω——海面散射校正因子。8.2.3溶解態(tài)有機(jī)碳（DOC）8.2.3.1陳灝經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（15）~（17），其中夏季溶解態(tài)有機(jī)碳計(jì)算方法參見(jiàn)公式（15），其他季節(jié)溶解態(tài)有機(jī)碳計(jì)算方法參見(jiàn)公式（16）：DOc=0.18×acDOM(300)+1························································(15)DOc=0.2×acDOM(300)+0.71·······················································(16)式中：DOc——溶解有機(jī)碳濃度的濃度，單位：mg/L；acDOM*(300)——CDOM在300nm處的歸一化吸收系數(shù)，是acDOM(300)與DOC的比值，單位：L.S275—295——在275～295nm光譜波段之間的光譜斜率，單位：nm—1。8.2.3.2王艷楠經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（18）~（19）：DOc=0.559acDOM(355)+2.3··········································(19)式中：acDOM(355)——在波長(zhǎng)355nm的CDOM吸收系數(shù)，單位：m-1；DOc——溶解有機(jī)碳濃度的濃度，單位：mg/L。8.2.3.3徐健經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（20）：式中：acDOM(355)——在波長(zhǎng)355nm的CDOM吸收系數(shù)，單位：m-1；DOc——溶解有機(jī)碳濃度的濃度，單位：mg/L。8.2.4黃色物質(zhì)（CDOM）8.2.4.1光譜斜率模型計(jì)算方法參見(jiàn)公式（21）：aCDOMλ=aCDOM440.e—S(λ—440)·······································(21)式中：aCDOM(λ)——在波長(zhǎng)λ處的CDOM吸收系數(shù)，單位：m-1；S——光譜斜率，單位：nm—1。8.2.4.2波段比值經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（22）：式中：acDOM(440)——在波長(zhǎng)440nm的CDOM吸收系數(shù)，單位：m-1。8.2.4.3QAA_v6-CDOM半解析模型計(jì)算方法參見(jiàn)公式（23）~（25）：ap(443)=0.63bbp(560)0.88············································(24)式中：a(443)——在波長(zhǎng)443nm處的總吸收系數(shù)，單位：m-1；ap(443)——在波長(zhǎng)443nm處的顆粒物吸收系數(shù)，單位：m-1；bbw(λ)——波長(zhǎng)λ處的純水的后向散射系數(shù)，單位：m-1；bbp(λ)——波長(zhǎng)λ處的顆粒物的后向散射系數(shù)，單位：m-1；u(λ)——無(wú)量綱。注：bbwλ、bbpλ、u(λ)的取值參見(jiàn)8.2.4.4尚盈辛經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拓殸I(yíng)養(yǎng)水庫(kù)CDOM計(jì)算方法參見(jiàn)公式（26），中營(yíng)養(yǎng)水庫(kù)CDOM計(jì)算方法參見(jiàn)公式（27），富營(yíng)養(yǎng)水庫(kù)水庫(kù)CDOM計(jì)算方法參見(jiàn)公式（28）：aCDOM(355)=3.72Rrs(681)/Rrs(706)—3.48································(26)aCDOM(355)=2.29Rrs(767)/Rrs(404)+0.31································(27)aCDOM(355)=38.99Rrs(407)/Rrs(522)—22.53······························(28)式中：aCDOM(355)——在波長(zhǎng)355nm的CDOM吸收系數(shù)，單位：m-1；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.5顆粒態(tài)有機(jī)碳（POC）T/EERTXXXX—20258.2.5.1NASA經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（29）：Rrs(555)POC=203.2×(Rrs(443))Rrs(555)式中：POC——顆粒態(tài)有機(jī)碳，單位：mg/L；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.5.2張杰經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（30）：POC=9.734×(Rrs(865)/(Rrs(555))+0.3553·······························(30)式中：POC——顆粒態(tài)有機(jī)碳，單位：mg/L；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.5.3劉東經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（31）~（35）。其中FAI≤0.0139時(shí)，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（32FAI>0.0139時(shí)，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（33）。POC=0.0599×[C?l—a]····························································(31)1.0418[C?l—a]=65.1462×ap?(674)·················································(32)1.0418[C?l—a]=1351.48×SI+62.37······················································(33)FAI=Rrc(865)—Rrc(665)—×(Rrc(1020)—Rrc(665))··························(34)SI=(())(())·······式中：Chl-a——葉綠素a濃度，單位：μg/L；Rrc(λ)——中心波長(zhǎng)為λ處的瑞利校正帶反射率，單位；FAI——表示水體葉綠素?zé)晒庑盘?hào)強(qiáng)度；SI——基于指數(shù)函數(shù)計(jì)算的光譜指數(shù)；ap?(674)——是674nm處的浮游植物吸收系數(shù)，使用專為湖泊開(kāi)發(fā)的改進(jìn)準(zhǔn)分析算法遠(yuǎn)程估計(jì)，單位：m-1。8.2.6葉綠素a(Chl-a)8.2.6.1NASA模型8.2.6.1.1當(dāng)chla≤0.25μg/L時(shí)，應(yīng)采用CI算法，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（36）~（37）：Cl=Rrsλgreen—[Rrsλblue+*Rrsλred—Rrsλblue))]··················(36)式中：c?la——葉綠素a濃度，單位：μg/L；a0CI——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為-0.4287；a1CI——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為230.47；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。T/EERTXXXX—2025λgreen——綠色波段中心波長(zhǎng)，單位：nm；λblue——藍(lán)色波段中心波長(zhǎng)，單位：nm；λred——紅色波段中心波長(zhǎng)，單位：nm。8.2.6.1.2當(dāng)chla≥0.35μg/L時(shí)，應(yīng)采用OCx算法，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（38）：式中：ai——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取值參見(jiàn)附錄C。8.2.6.1.3當(dāng)0.25μg/L<chla<0.35μg/L時(shí)，應(yīng)采用CI和OCx混合算法，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（39式中：t1——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為0.25；t2——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為0.35。注：對(duì)于CI算法，所有傳感器的藍(lán)色、綠色和紅色波段分別使用最接近443nm、555nm和670nm的波段。對(duì)于OCx算法，Rrsλblue是多個(gè)輸入Rrs值中的最大值，系數(shù)a0—a4是特定于傳感器的。標(biāo)準(zhǔn)處理中算法的OCx分量使用的系數(shù)見(jiàn)附錄C中表C.1。8.2.6.2OC4ME算法計(jì)算方法參見(jiàn)公式（40）~（41）：式中：Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1；R——在波段i與基準(zhǔn)波段j處的遙感反射率比值；A0——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為0.4502748；A1——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為-3.259491；A2——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為3.522731；A3——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為-3.359422；A4——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，值為0.949586。8.2.6.3NN-CHL算法歐洲航天局（ESA）為Sentinel-3OLCI開(kāi)發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，用于反演水體中的葉綠素-a濃度等參數(shù)。該算法已集成在SNAP軟件和C2RCC插件中，用戶可直接使用。8.2.6.4熒光峰算法計(jì)算方法參見(jiàn)公式（42）：式中：Li(i=1,2,3)——MERIS波段i處的離水輻亮度，單位：mW·cm?2·μm?1·sr?1;λi——波段i的中心波長(zhǎng)，單位：nm。注：波段2的中心波長(zhǎng)位于葉綠素?zé)晒夥甯浇?，波?和3決定基線位置。8.2.6.5反射峰算法T/EERTXXXX—2025計(jì)算方法參見(jiàn)公式（43）~（44）：C?la=5.24×109MPH4—1.95×10C?la=5.24×109MPH4—1.95×108MPH3+2.46×106MPH2+4.02×103MPH+1.97····(44)式中：Chla——葉綠素濃度，單位：μg/L；λmax——BottomofRayleigh反射率最大值RBRmax對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；RBR664——664nm處的BottomofRayleigh反射率；RBR885——885nm處的BottomofRayleigh反射率。8.2.6.6多波段經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（45）~（46）：式中：ac?la(λ)——λ處葉綠素的吸收系數(shù)，單位：m-1；aw(λ)——λ處純水的吸收系數(shù)，單位：m-1；注：計(jì)算方法見(jiàn)附錄D中的QAA算法流程圖。8.2.7懸浮泥沙濃度（SSC）8.2.7.1半解析模型計(jì)算方法參見(jiàn)公式（47）~（48）：式中：SSCturbid——懸浮泥沙濃度，單位：mg/L；β0—3——算法的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；w1—3——Rrsλi/Rrs(560)的權(quán)重系數(shù)；Rrs(λ1—3)——665nm、740nm和865nm的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.7.2黃金銘經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（49）：式中：SSC——懸浮泥沙濃度，單位：mg/L；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.7.3俞志峰經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（50）~（51）：SSC=0.4023e(46.457X)················································(50)X=(Rrs(567)+Rrs(664))Rrs(664)/Rrs(567)·································(51)T/EERTXXXX—2025式中：SSC——懸浮泥沙濃度，單位：mg/L；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.8浮游植物種群結(jié)構(gòu)8.2.8.1藍(lán)藻豐度經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算方法參見(jiàn)公式（52）：式中：PC:Chl-a——藍(lán)藻豐度，即藻青蛋白（Phycocyanin）與葉綠素a（Chlorophyll－a）的濃度比值；Rrs(λ)——在波長(zhǎng)λ處的水體遙感反射率，單位：sr-1。8.2.8.2藍(lán)藻生物量模型8.2.8.2.1藍(lán)藻生物量計(jì)算方法參見(jiàn)公式（53）~（54）：式中：SS(λ)——光譜形狀指標(biāo)，用來(lái)描述在中心波段λ處，光譜曲線相對(duì)于相鄰兩個(gè)參考波段λ+和λ—的偏離程度；CI——SS(665)＜0時(shí)，為藍(lán)藻生物量，單位：mg·m-3;ps——針對(duì)瑞利散射和氣溶膠影響校正后的水體遙感反射率；λ——中心波段，單位：nm；λ+和λ———相鄰的參考波段，單位：nm。8.2.8.2.2開(kāi)發(fā)藍(lán)藻評(píng)估網(wǎng)絡(luò)(CyAN)，提供GeoTIFF格式產(chǎn)品數(shù)據(jù)集，以數(shù)字（DN）形式提供，計(jì)算方法參見(jiàn)公式（55）：clcyano=10(DN*0.011714—4.1870866)·········································(55)式中：clcyano——藍(lán)藻細(xì)胞濃度，單位：cells/mL（細(xì)胞數(shù)/毫升）；），8.2.8.3浮游植物類群8.2.8.3.1波段組合模型計(jì)算