富营养化是指水体中营养物质过剩，导致浮游植物和蓝藻等初级生产者过度生长的过程，这是一个严重的全球环境问题（Larsen和Mercier，1976；Vollenweider等，1998）。联合国环境规划署（UNEP）的一项调查显示，全球30-40%的湖泊和水库受到了影响（Hasler和Swenson，1967；USEPA，2009）。虽然富营养化是湖泊经过数百年自然老化过程中的一个现象，但人类活动和气候变化（主要是点源和非点源污染）极大地加速了这一过程（Gons等，2008；Feng等，2021；Wang等，2022）。这种加速引发了包括广泛缺氧、生物多样性丧失以及通过温室气体排放加剧全球变暖等一系列有害的生态后果，从而威胁到生态系统的完整性和人类水资源安全（DelSontro等，2018；Guan等，2020）。因此，监测富营养化的时空动态对于确保水资源的合理利用和指导有效的管理干预措施至关重要（Fang等，2022；Wang等，2022）。
为此，国际组织和国家机构启动了广泛的监测计划。例如UNEP的西北太平洋行动计划（NOWPAP）和欧盟的《水框架指令》（WFD）等监管框架明确倡导或要求对生态状况进行评估。在这种情况下，卫星遥感作为一种不可或缺的工具脱颖而出，因其能够在大范围内提供全面、频繁且经济高效的观测（Cao等，2022；Odermatt等，2012）。长期卫星水质参数的积累显著增强了我们追踪富营养化趋势和解析全球水生生态系统复杂相互作用的能力（Li，2022；Ho等，2019；Fang等，2022）。现有综述充分强调了遥感在有效且连续监测复杂内陆水域多尺度变化方面的能力，突出了其在解析环境因素与湖泊水质参数之间关系中的作用，并记录了算法和方法论方面的显著进展——特别是数据同化、机器学习和人工智能技术在提高估算精度方面的显著优势（Caballero等，2025；Lai等，2024；Sagan等，2020；Sajib等，2025；Sun等，2024）。然而，大多数综述主要关注传统的离散水质参数，如三种主要的光学活性成分（OACs）、非光学活性成分（NOACs）和藻类爆发，并且大多在国家级或大陆范围内总结研究（Sagan等，2020）。相比之下，本文从全球范围审视相关研究，更加强调对水质参数的综合研究，而不是它们的离散表示。本文综合了结合NOACs和OACs的遥感估算方法，这对于水环境评估尤为重要。本文还综合了来自太空的多参数营养指数，明确将特定营养状况指数（TSI）的公式与相应的反演策略联系起来，并将生成的地图应用于水资源管理和全球生物地球化学循环。
从太空成功反演营养状况主要依赖于三个组成部分：定义稳健的营养状况指数、适当选择和处理卫星图像以及开发精确的反演算法。考虑到每个环节目前面临的挑战，本文重点关注五个关键研究目标：总结现有的营养状况指数和分类标准，并开发一个解决可比性问题的概念框架；阐明TSI中OACs和NOACs的光学特性以及卫星遥感的基本理论；指导营养状况的遥感监测策略，包括图像预处理、工作流程和指数选择；展示营养状况制图在支持SDG 6和碳核算中的应用价值；并确定遥感监测营养状况的潜在未来方向。
为了实现这些目标，本文按逻辑顺序组织内容：营养状况指数、遥感原理、监测策略、应用价值、未来方向。每个部分都在前一部分的基础上逐步深入，从理论概念逐步发展到实际应用，从而为内陆水域营养状况的遥感监测提供宝贵的见解和参考。
