目前，我国的湖泊富营养化问题严重，藻华频繁暴发，影响了人们的生活、饮用水安全及生态环境。卫星遥感具有连续、大面积、周期性观测的特点，已经成为监测湖泊蓝藻水华不可或缺的技术手段。卫星遥感手段已经实现了藻华面积的业务化监测，以及富营养化湖泊水质参数（叶绿素a、藻蓝素）浓度的反演。日常监测发现，水体表层藻华面积在数小时内会发生剧烈变化，甚至出现短时间内大面积蓝藻水华聚集或消失的现象。在富营养化浅水湖泊中，藻颗粒受自身浮力和外界条件的影响，在水体中上下迁移，导致了水体中藻颗粒的垂向非均匀分布。传统湖泊水色遥感的生物-光学模型大多是基于垂向均一的假设建立的，但是，藻类的垂向非均匀分布客观上改变了以上的垂向均一假设。与藻类垂向均一的假设相比，这种藻类的垂向非均匀分布通过改变水体固有光学量的垂向分布，改变了遥感反射比的光谱形状和大小，进而影响到基于垂向均一假设建立的生物光学模型的应用精度。因此，提出了四个问题:富营养化湖泊的藻类垂向如何分布？水体光学特性有什么变化？对水体遥感反射比会造成多大的影响？如何降低藻类垂向非均匀分布对遥感反射比的影响？　　本研究，以富营养化浅水湖泊——巢湖为例，基于野外实测数据，分析了巢湖水体光学活性物质浓度的垂向分布规律，概化了藻类垂向分布类型，并对水体光学特性进行了分析;然后，基于水体辐射传输数值模拟，研究了不同类型的藻类垂向非均匀分布对遥感反射比及叶绿素a浓度反演算法的影响;最后，构建了藻类垂向非均匀水体的遥感反射比的校正算法，并应用于巢湖的实测高光谱数据。　　第一，对2013年5月、7月、10月三次巢湖野外垂向试验的水体组分浓度数据的分析表明，叶绿素a浓度(Chla)的垂向变异系数(CV=SD/mean)变化最大(4％-239％)，平均变异系数为67％。有机悬浮颗粒物(suspended particulateorganic matter，SPOM)的垂向变异系数次之，平均值为64％（15％-198％）。总悬浮颗粒物(suspended particulate matter，SPM)、无机悬浮颗粒物(suspendedparticulate inorganic matter，SPIM)和溶解有机碳(DOC)的平均垂向变异系数分别为32％、28％和14％，它们的变异系数的范围和变化程度均明显小于SPOM和Chla。针对巢湖藻类垂向分布差异大的问题，编写了藻类垂向分布自动判别程序，实现了对藻类垂向分布类型的判断，发现巢湖的Chla(z)垂向分布呈现垂向均一、高斯、指数、幂函数四种类型，并分别给出了不同藻类垂向分布类型的定量表达式及其结构参数的统计结果。　　第二，通过对2013-2015年间巢湖水体表层185组巡测数据的分析发现，巢湖水体光学特性复杂，水体的吸收主要由浮游植物和无机悬浮物主导，共占水体总吸收减去纯水吸收的75％左右。巢湖水体组分的吸收系数具有显著的空间差异，呈现从西湖区到东湖区逐渐减小的趋势。从垂向分布来看，藻类的吸收系数表现出了明显的垂向分布特性，也就是说，藻类的垂向分布引起了水体光学特性的垂向变化;通过对吸收系数的垂向数据分析发现，藻华和底泥再悬浮对吸收系数的垂向差异影响较大。藻华暴发导致藻颗粒聚集，产生包裹效应，使得浮游植物的比吸收系数降低。无机悬浮物的比吸收、光谱斜率以及CDOM的光谱斜率均没有显著的空间、季节和垂向差异。　　第三，鉴于实测数据不能涵盖所有藻类垂向分布的情况，根据野外实测数据的统计结果，设置模拟方案，利用辐射传输数值模拟程序Ecolight对藻类垂向非均匀条件下的水下光场进行模拟，分析了不同藻类垂向分布类型下的非均匀分布对遥感反射比的影响。结果发现，不同类型的藻类垂向分布对质心波长、光谱角度、遥感反射比的影响程度不同，靠近水表面的藻类垂向差异越大，产生的影响越大。与藻类垂向均一分布比较，藻类垂向非均匀分布对遥感反射比的相对误差最高可达70％。同时，可能会引起不考虑藻类垂向分布差异建立的算法反演的Chla存在3-5倍的高估。　　第四，建立了藻类垂向非均匀水体的遥感反射比校正算法，可以把藻类垂向非均匀的遥感反射比，等效为垂向均一的情况，消除传统水质参数反演模型在应用中的误差。接下来，把遥感反射比校正算法应用到了巢湖野外实测高光谱数据，利用决策树对实测数据的藻类垂向分布类型（垂向均一、高斯、指数、幂函数）进行判断，然后对每个类型的藻类垂向非均匀水体的遥感反射比进行校正。