沉水植物(Submerged aquatic vegetation, SAV)是湖泊、河流等湿地生态系统的重要组成部分,而且常用于修复水体环境和水生态系统。应用遥感技术可以大尺度、快速、实时监测沉水植物的分布和生长情况,为沉水植被资源的开发保护、水体环境生态修复提供可借鉴的科学依据。本研究选择淀山湖为研究区域,以上海地区典型的沉水植物为研究对象,利用ASD便携式地物光谱仪和淀山湖区域的WorldView-2高分辨率遥感影像,研究沉水植物光谱特征和遥感监测应用。通过波段筛选、组合和光谱分析技术,研究不同种类沉水植物的特征光谱信息,筛选种类间差异明显的特征波段,建立沉水植物遥感分类模式。定量或定性分析了水体环境因子(叶绿素a浓度、悬浮物浓度、冠层距水面距离、底质等)对沉水植物光谱反射率的影响。通过控制实验模拟和野外实测,分析沉水植物的反射光谱对生物物理参量(盖度、生物量)变化的响应和敏感的特征波段,并筛选出影响这些特征波段光谱反射率的关键水体环境因子,建立经水体环境因子修正的沉水植物生物物理参量反演模型。进行淀山湖区域的WorldView-2高分辨率遥感影像预处理后,基于按水生植物光谱种间特征建立的识别与分类模版解译研究区内水生植物分布和种类组成,并应用基于生物物理参量的反演模型,反演淀山湖区域沉水植物的生物物理参量,制作沉水植物分布专题图。研究的主要结果如下：(1)沉水植物的光谱反射率值明显低于挺水植物和浮水植物；挺水植物和浮水植物光谱在中红外波段范围内的1670nm附近和2200nm分别有一个明显的反射峰,而沉水植物和水体的光谱则在1350nm之后都趋近于0。可以利用中红外波段、绿光波段和近红外波段的光谱特征来区别沉水植物与挺水植物和浮水植物。挺水植物反射光谱一阶导数红边最大值位置在720nm附近,而浮水植物和沉水植物在700nm附近。可以利用一阶导数中红边最大值位置进一步识别挺水植物和浮水植物。植被指数RVI、NDVI和光谱指数NGP是识别5种水生植物浮萍(Lemna minor)、野菱(Trapa incisa)、芦苇(Phragmites australis)、菰(Zizania caduciflora)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)最敏感的特征指数。光谱指数NAV、REP和NGP是识别6种沉水植物穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、大茨藻(Najas marina)、黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans)最敏感的特征指数。基于特征指数建立的水生植物光谱种类特征判别方程能较好识别野外实测水生植物的种类。(2)沉水植物在可见光波段和近红外波段的光谱反射率都随着盖度/生物量的增大而升高。沉水植物的光谱反射率和盖度的正相关性在520-620nm之间较高,在700-900nm最高。沉水植物生物量和光谱反射率之间的相关性略低于盖度和光谱反射率之间的相关性。各类沉水植物光谱季相变化明显,主要体现在绿峰、红边的位置的移动及近红外波段反射率大小的变化。(3)沉水植物水盾草(Cabomba caroliniana)群落的光谱反射率与对应冠层距水面距离呈负相关,在520-570nm和700-900nm波段范围内水盾草群落的光谱反射率与冠层距水面距离负相关性最强。在盖度、冠层距水面距离定量的条件下,水体悬浮物和水体叶绿素a浓度的增加均能引起沉水植物水盾草群落的光谱反射率在绿光波段和近红外波段的升高；底质的差异对沉水植物水盾草群落光谱反射率的影响不明显。(4)沉水植物盖度和冠层距水面距离是影响沉水植物700-900nm波段光谱的关键因子。基于沉水植物盖度、冠层距水面距离这二个变量和光谱反射率之间的良好线性关系,建立的沉水植物盖度反演模型可以有效减除水体环境对沉水植物盖度反演精度的影响。(5)通过监督分类和决策树分类两种方法对淀山湖研究区域的Worldview-2遥感影像进行解译,利用特征波段和指数识别地物和水生植被类型的决策树模版分类精度较高,总体分类精度为87.7%,Kappa系数为0.8306。利用经水体环境参数优化的沉水植物群落盖度反演模型能较好反演淀山湖区域沉水植物的盖度,反演精度为83.4%。本研究从上海地区典型沉水植物的地物光谱特征和应用两方面对沉水植物的遥感监测进行了探索,将沉水植物地物光谱信息与淀山湖区域的WorldView-2高分辨率遥感影像结合,筛选适宜的沉水植物信息解译技术,反演沉水植被分布与生物物理参量,为沉水植被资源的调查研究、开发保护、水体环境生态修复提供科学依据,为应用遥感手段大尺度、快速、动态和综合监测沉水植物的时空变化提供技术支撑。