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我国湖泊富营养化问题严重，与之相伴的一个普遍现象就是浮游藻类大量繁殖、蓝藻水华频繁暴发。这严重影响了人们的生产生活、饮用水安全且对整个流域生态系统带来极大的危害。卫星遥感技术相较于传统人力观测，具有快速、大面积、周期性观测的优势，业已成为湖泊蓝藻水华监测不可或缺的技术手段。基于卫星影像反演所获取的水华覆盖度及表层水质参数（叶绿素a、藻蓝素）浓度，已成为实施蓝藻水华预测预警的重要指标，并已基本实现了业务化运行。但依据现有反演结果，无论是藻华面积还是水体表层色素浓度，在连续多日，甚至于数小时内会出现剧烈变化。造成这一现象的主要原因是，藻类受自身浮力条件及对外界环境条件的响应，会在单元水柱内发生垂向迁移，导致水体中藻颗粒的垂向非均匀分布。因此，最能表征藻类水体特征和代表水华蓝藻强度的特征因子是藻总量。水体遥感反射比是联系卫星与水体光学物质含量的重要物理量。藻颗粒的垂向非均匀分布改变了水体固有光学量的垂向分布，进而影响遥感反射比的光谱形状和大小。因此，如何利用遥感信号进行水体内藻总量的估算具有重要的科学意义和实用价值。 本研究以典型富营养化浅水湖泊——巢湖为例，基于辐射传输模型，构建了应用于实测高光谱数据的藻类垂向结构参数查找表，通过反演垂向结构参数并积分的方式，完成单元水柱内藻总量的估算。此外，基于野外实测数据，建立了适用于卫星多光谱数据的藻总量经验估算算法，并利用基于查找表的卫星产品数据对基于经验算法的卫星产品数据进行一致性检验。最后，基于验证后的经验算法，利用MODIS卫星影像数据反演得到巢湖长时间序列（2003-2016年）的藻总量信息，并对其时空变化规律及成因进行具体分析。 第一，由于实测数据不能涵盖藻类所有的垂向分布情况，因而根据野外实测统计结果，确立了辐射传输模拟的输入数据集，利用EcoLight辐射传输模型结合光谱匹配算法，建立了藻类不同垂向分布类型下所对应的垂向结构参数查找表。结果发现，辐射传输模型可以较好的模拟不同富营养化程度下的水体光谱曲线，仅在水柱内藻总量极高的条件下，模拟与实测光谱在500-600nm范围内出现不一致;通过对比不同光谱匹配算法，发现利用光谱角度匹配算法得到的藻总量反演精度最高;己构建完成的查找表可以适用于模拟与实测的高光谱数据源，在较低和中度富营养化水体中，查找表法可以取得较高的估算精度，对于高度富营养化水体，估算精度有所下降;此外，该查找表法还可适用于Sentinel-3A OLCI卫星影像，影像反演结果与巢湖藻总量的季节性变化及不同湖区的富营养化程度相一致; 第二，针对于卫星多光谱数据，基于野外实测与查找表的模拟数据结果，分析了不同富营养化状态下单元水柱藻总量与水体表层信息的关系。结果表明，在低富营养化水体（非藻华条件）与中度及高度富营养化水体中（藻华条件下），藻类垂向分布类型呈现较大的差异。据此利用FAI(Floating Algae Index)指数，结合巢湖2000-2013年所有无云MODIS影像，确定了巢湖水体的藻华阈值为FAI=0.00044，将水体划分为非藻华与藻华水体两大类。在非藻华水体中，单元水柱内藻总量与表层叶绿素含量存在较好的线性关系，据此提出适用于该水体的经验算法并取得了较好的反演结果(R2=0.89，MAPE=22.2％，RMSE=7.1)。对于藻华水体，单元水柱内藻总量与水体表层积分至水下40cm内的藻总量有较好的相关性，而这一特定深度内的藻总量可以由BNDBI(Baseline Normalized Difference Bloom Index)系数反演得到，据此构建了适用于藻华水体的藻总量经验算法，算法精度为R2=0.85，MAPE=26.75％，RMSE=45.94。将两种算法相结合，经实测数据验证表明其适用于巢湖水体，且具有较高的估算精度(R2=0.89，MAPE=29.36％,RMSE=14.71)。 第三，利用MODIS影像数据构建了2003-2016年间的巢湖藻总量数据集，揭示了巢湖藻总量的时空分布特性。巢湖藻总量存在显著年内变化，其中藻总量在8月达到最高值(116.54t)，2月和10月出现次高峰，4月为最低值(30.84t)。此外，藻总量也呈现明显的年际分布差异，年均藻总量最低值发生于2004年(34.09t)，年际最高值观测于2016年(73.15t)，十四年的藻总量年平均值为50.03±9.25t。其中2004至2010年，2011至2014年湖区藻总量呈逐年增长，而在2004、2011及2015年藻总量出现显著下降。且自2005年起，西巢湖与湖心区高藻量区域不断增加，并于2012年起，西巢湖的高藻量区域超过其他湖区。此外，利用Census X-11方法检测到藻总量在2005、2011、2011及2014年均存在显著异常变化。此外，结合不同的外环境因子数据，分析了巢湖藻时空变化机制。研究发现，巢湖藻总量的季节性变化主要是由优势藻种的季节性更替导致;藻总量的年际变化主要是与湖区的营养盐含量高度相关，主要由氮磷比含量主导，但在总磷含量较低的条件下，与总磷含量变化相一致;藻总量的异常点变化主要是与极端气候事件相关，由此引起的降水与气温异常造成藻总量异常变化的主要原因。