赤潮遥感监测研究综述
摘要：赤潮是海洋最严重的污染之一，不仅对经济造成影响，同时会破坏海洋环境，因此赤潮监测有重大意义。针对赤潮监测问题，本文说明了赤潮遥感监测系统的框架，指出对遥感数据的快速自动处理是系统实时在线识别赤潮的核心；并对赤潮遥感监测算法就特征波段组合法、温度法、叶绿素浓度法、荧光法和多特征综合分析法五个方面展开论述，简要介绍了各个算法的发展，对算法展开一定研究，分析算法的应用情况。
关键词：赤潮遥感监测； 赤潮遥感监测系统； 赤潮遥感监测算法
一、引言
赤潮是海水中某些浮游生物在一定环境条件下突发性增殖或高度聚集而引起水体变色的生态异常现象。在我国早期海洋开发和沿海地区经济发展过程中，我国赤潮灾害发生次数越来越多，发生频率越来越频繁，近些年来，随着国家对赤潮监测工作的重视，赤潮灾害的暴发情况有得到控制，但赤潮灾害仍旧严重。据国家海洋局统计[1]，仅在2017年，我国海域共发现赤潮次数68次，累计面积3679平方千米。赤潮是海洋最严重的污染之一，不仅对海洋水产养殖业和渔业形成危害，影响滨海旅游业，造成经济损失，还会破坏海洋环境，对生态环境造成影响。因此赤潮的监测和预测，对于赤潮的治理和预防，减少其造成的危害，有着重要的意义。
传统的赤潮监测一般采取人工监测，通过建立监测点、投放浮标、采样分析和调查船定期定域航行来监测赤潮[2]。近些年来，随着遥感技术的发展，赤潮监测技术有了大变革，自动监测系统在赤潮监测工作中被广泛应用，卫星遥感和航空遥感技术能够更好地进行赤潮监测[3]，有效应对赤潮爆发时空间范围不定、周期短和变化快等情况，实现赤潮的自动和在线监测，同时多种赤潮遥感监测算法被编译到系统中，提高赤潮监测的准确性。
二、赤潮监测遥感数据源
由于赤潮暴发具有空间范围不定、周期短和变化快等特征[4]，很多学者采用卫星对赤潮进行监测，卫星遥感具有宏观性、实时性和动态性等特征，因此赤潮的发生能够被遥感手段良好地监测。1972年，随着的成功发射，遥感波段监测赤潮这一方法得到了更好地应用[5]；1978年的海岸带水色扫描仪CZCS是第一个专门用于海洋研究的传感器，其各种特性都为水色遥感服务[5-6]；1997年，SeaStar发射成功，它载有的宽视场水色扫描仪SeaWiFS是当时科学家和以NASA为代表的政府机构筹划高性能的第二代海色传感器，其波段配置更适合反演叶绿素，利用叶绿素浓度反演结果研究赤潮这一方法得到了准确性提高[6]；21世纪初，MODIS和MERIS这两类传感器增加了678nm的荧光波段，展开大量根据荧光波段研究浮游植物识别赤潮的监测[6-8]；随着遥感卫星的发展，越来越多的遥感数据被应用到赤潮监测中，如国外的AVHRR、和GOCI等遥感数据，国内的HJ-1CCD和GF-4等遥感数据[9-10, 13-15, 17-18, 20-22, 24]，这些不同的遥感数据其波段配置、空间分辨率和重访周期等的不同使得赤潮遥感监测算法得到进一步发展，使得赤潮遥感监测系统通过遥感数据识别赤潮的准确性得到提高。
三、赤潮遥感监测系统
赤潮遥感监测系统主要包括遥感数据获取、遥感数据处理、赤潮信息显示和赤潮结果输出四个部分。为了实现对赤潮的自动和在线监测，获取遥感数据后快速自动处理得到赤潮信息是赤潮遥感监测系统的核心。杨建洪等[9]通过MODIS数据利用赤潮卫星遥感监测系统对海区进行赤潮监测，在一小时内能完成对源数据到1级数据，再到2级数据的全部制作过程，实现了对赤潮灾害的快速自动监测，并且系统还构建了MODIS数据真彩色制作系统，能够大大降低天气状况对赤潮监测的影响，提高赤潮监测的准确率。朱乾坤等[10]利用C 语言建立了一套赤潮遥感监测系统对东海赤潮进行识别，在识别赤潮时，该系统接收MODIS 数据，对MODIS数据自动处理，得到赤潮遥感监测产品，通过网络将赤潮信息发送给相关部门，实现赤潮通报，这整个流程能够在两个小时内完成，做到了对东海赤潮的实时自动监测。并且，对赤潮事件发生位置和面积提取结果进行详细分析，发现大部分赤潮范围的识别有较好的效果，对赤潮识别的准确度大概在80%左右。
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