湖泊是内陆水体重要的组成部分,近几十年来,随着全球气候变化和人类活动的影响,全球许多湖泊面临水质下降、水体富营养化和水生态系统破坏等一系列问题,湖泊水质的监测对湖泊的管理和治理具有重要的意义。遥感技术具有快速、范围广、成本低等特点,为湖泊水质的长期大范围动态监测提供可能。梁子湖是湖北省面积第二、容水量第一的湖泊,是中国水生生物多样性最丰富、植被覆盖率最高的湖泊之一。本文以梁子湖为例,利用LandsatETM+/OLI多光谱数据和实测水质数据,构建了水质遥感监测模型,结合2007-2016年梁子湖水质参数反演结果,分析了十年来梁子湖水质的时空变化格局及主要影响因素。本文主要研究结果如下:(1)构建了多光谱影像水质参数模型。利用Landsat多光谱影像构建了梁子湖水体透明度、总悬浮物浓度、叶绿素a浓度、总氮浓度和总磷浓度的遥感反演模型。Landsat蓝波段和近红外波段与水体透明度有很好的相关性并且近红外和蓝波段的比值能很好地反演水体透明度;Landsat绿波段和蓝波段的比值与水体总悬浮浓度有很好的相关性并能很好地反演水体总悬浮物浓度;Landsat近红外波段和红波段的比值与水体叶绿素a浓度有很好的相关性,该比值可以很好地反演水体叶绿素a浓度。Landsat蓝波段、绿波段和红波段可以较好的反演水体总氮浓度。Landsat近红外波段、近红外波段与蓝波段的比值、近红外波段与红波段的比值和水体的总磷浓度有较高的相关性,并且该三个变量可以较好的反演水体的总磷浓度。利用梁子湖实测水质数据验证了以上水质遥感模型的精度。(2)分析了 2007-2016年梁子湖水体透明度、总悬浮物浓度、叶绿素a浓度、总氮浓度和总磷浓度时空分布格局。利用Landsat影像得到2007-2016年梁子湖水质参数反演结果,梁子湖水质整体呈降低的趋势,2010年之前全湖属于Ⅱ类水,2010年后维持在Ⅲ类水水平。梁子湖水体透明度整体呈降低的趋势;总悬浮物浓度有升高的趋势,且2010年后波动幅度变大;叶绿素a浓度整体偏小但2010年后波动幅度变大;总氮浓度有升高的趋势且2010年后波动幅度变大;总磷浓度2010年后有升高的趋势。影响梁子湖水质长时间尺度上变化的主要因素可能是洪水。梁子湖水体总悬浮物浓度、叶绿素a浓度和总氮浓度具有明显的季节变化规律。梁子湖水体总悬浮浓度秋季最高,原因可能是梁子湖秋季的旅游季和捕鱼季;叶绿素a浓度春秋季节高,冬季最低;总氮浓度夏秋季节高。叶绿素a和总氮浓度季节性变化的主要原因可能是降雨量。空间格局上北部的牛山湖湖区总体水质最差,中部的前江大湖湖区水质最好。(3)探究了水体富营养化和水色黄褐化对沉水植物的影响。通过模拟实验探究水体富营养化和水色黄褐化本地和外来沉水植物生长和竞争的影响。实验结果表明水色黄褐化会促进本地和外来沉水植物的生物量增加。水色黄褐化对沉水植物光合能力的影响具有种特异性,水色增加可能会降低外来种的光合作用能力。水色黄褐化可能会降低外来沉水植物同本地种的竞争能力,并且水体营养的增加可能会进一步降低外来种的竞争能力。水色黄褐化可能会降低外来沉水植物的入侵性并提高抵御外来种入侵的生物抗力。本文丰富了遥感水质监测模型,为遥感水质监测提供了新的方法。在长时间尺度探究了梁子湖水质的时空变化格局和主要影响因素,为湖泊的保护、管理和治理提供理论依据。