随着国家对海洋经济和海洋战略的重视,对海洋的开发和利用保护工作也越来越深入细致。针对海洋污染和海洋资源开发等问题,研究海洋的监测技术和手段越来越精准。海洋遥感技术是进行海水质量和海洋环境监测的有力手段。本研究基于国内外水色遥感研究现状,利用Landsat系列卫星多光谱数据对莱州湾1996--2015年近20年间的不同时期和不同动力条件下的悬浮泥沙和叶绿素a进行反演研究,综合分析莱州湾海域悬浮泥沙和叶绿素a的时空分布特征和扩散规律。本文具体的研究工作主要为以下几个方面:(1)阐明水色遥感研究机理,系统介绍了国内外的水色遥感研究进展,尤其是近岸水体的悬浮泥沙和叶绿素a的定量反演研究及其应用的现状和进展。对莱州湾研究区域具有明确的借鉴和指导作用,并选择了适合的水质遥感反演的多光谱遥感数据即Landsat系列产品。(2)详细介绍了莱州湾地区的区域背景和基本状况,对卫星遥感数据进行简单介绍,对多光谱遥感数据处理流程上做了重点介绍,建立了水专题信息提取和水质专体信息提取的新方法。(3)选取莱州湾1996--2015年间16景遥感影像进行研究,对遥感影像进行一系列预处理,提高影像信息质量。通过对悬浮泥沙和叶绿素a的物理光学性质进行分析,建立了基于光谱信息的莱州湾悬浮泥沙和叶绿素a浓度建立反演模型,并得到较为理想的反演结果。在只利用遥感影像提取的水体光谱信息建立水色反演模型,可以进行较大空间尺度的水域表层悬浮泥沙和叶绿素反演,能够快速查明水色变化情况,使得遥感对水色分析更加方便简单。(4)针对莱州湾的悬浮泥沙的时空分布特征和扩散规律进行详细分析。莱州湾海域的悬浮泥沙分布范围受丰枯水期入海径流的影响,枯水期的分布范围要大于丰水期,黄河河口外的高流速带和潮流剪切锋共同控制着悬浮泥沙的扩散方向和范围,莱州湾高浓度悬浮泥沙主要分布在黄河河口至小清河口附近海域。通常在5级以下风力的情况下,风对莱州湾表层悬浮泥沙的扩散有影响,但悬浮泥沙扩散和分布的总体特征没有改变,潮流仍然是悬浮泥沙扩散的主要动力,莱州湾高流速区与表层悬浮泥沙高浓度区伴随出现。(5)针对莱州湾的叶绿素a的时空分布特征和扩散规律进行详细分析。莱州湾海域的叶绿素a高浓度水体主要分布在莱州湾东岸及东南部海域,呈片状分布,在潮流等动力作用下从近岸向湾内扩散。莱州湾内不同区域不同季节的叶绿素a含量不同,丰水期的叶绿素a覆盖范围要大于枯水期,枯水期的叶绿素a含量明显高于丰水期。叶绿素a浓度的分布也有明显的季节性,冬季浓度最低,随着春季气温上升,水中浮游植物迅速生长,夏季到达生长高峰,水中叶绿素a浓度达到最高,秋季随着水温降低,水中营养物质也耗尽,叶绿素a浓度又逐渐降低。大型水库和水土保持工程以及近岸海水养殖都对近岸海域的叶绿素a的浓度具有一定的影响作用。