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遙感在水環境監測中的應用

[導讀] 我國環境遙感應用領域的發展經歷了從單純的環境監測發展到了環境區劃、環境影響評價和預測研究等。遙感水環境監測從一次性監測發展到了連續動態監測，從個別指標的定性研究擴展到了多目標、多層次的模型研究和定量分析，從單一衛星數據源的應用發展到了多數據源、多時相、多分辨率遙感數據的應用。遙感在水環境監測中發揮著越來越大的作用。

　　隨著遙感技術的不斷發展， 對地球諸多水環境要素進行動態監測成為現實。我國環境遙感應用領域的發展經歷了從單純的環境監測發展到了環境區劃、環境影響評價和預測研究等。遙感水環境監測從一次性監測發展到了連續動態監測，從個別指標的定性研究擴展到了多目標、多層次的模型研究和定量分析，從單一衛星數據源的應用發展到了多數據源、多時相、多分辨率遙感數據的應用。遙感在水環境監測中發揮著越來越大的作用。

　　城市水污染監測

　　應用遙感手段，可以快速監測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。下圖是利用 SPOT5 衛星影像得到的某城市污水企業所排放的工業廢水情況。

圖 1 城市水環境污染監測

　　如圖1所示， 從圖片中可以清晰的監測出排污管道的位置， 同時，可監測出河水表面積累的厚厚的油污和浮游物體。

　　湖泊水污染監測

　　利用遙感技術能迅速、同步地監測大范圍水環境質量狀況及其動態變化。 水環境的遙感監測是基于污水的光譜效應。遙感在水污染監測中的應用發展很快，現在已可測出水體的葉綠素、泥沙含量、水溫、水色等信息，還可對環境污染事故進行遙感跟蹤調查、預報事故發生點、污染面積、擴散程度及方向，估算污染造成的損失并提出相應的對策。

　　本方案基于 TM 影像，應用 GIS 平臺，提取某區域湖泊信息，利用空間建模工具計算出溫度植被指數 TNDVI，研究湖泊水域內部水污染空間分布規律。

圖 2 研究區湖泊污染監測

　　利用計算機自動分類與人機交互式解譯方式獲取土地利用數據，進而提取湖泊水體信息。

圖 3 研究區土地利用信息

　　本方案主要監測水體富營養化情況， 考慮到水體溫度和葉綠素對水體富營養化的影響，對計算溫度植被指數(TNDVI)再分類提取。

　　溫度植被指數(TNDVI)可利用空間建模獲取，計算函數為：

　　TNDVI=Sqrt[(Band4-Band3/Band4+Band3)+0.5]

　　TNDVI 計算后，根據經驗和野外驗證(實測數據)對 TNDVI 指數分為四級指標，即：

　　0.41≤TNDVI<0.46 輕污染水體

　　0.46≤TNDVI<0.50 中等污染水體(輕)

　　0.50≤TNDVI<0.55 中等污染水體(重)

　　0.55≤TNDVI≤0.63 重污染水體

圖 4 水污染空間分布圖

　　基于水污染空間分布圖，可定性與定量評價水污染程度、污染面積及主要分布區域。

　　海洋環境監測

　　通過對遙感信息的分析、仿真和模擬， 可以獲得影響海洋理化和生物過程， 如海冰運動、海流循環模式、海表面等溫線分布、葉綠素濃度等相關參數。在現代海洋漁業中， 遙感已成為漁情分析和預報的重要技術手段之一。在海洋污染監測方面，衛星遙感可實現對海洋大范圍、全天候的污染監測，有很高的實用價值。

　　利用海洋遙感產品制作中國近海等溫線分布，分布如下。

圖 5 海洋等溫線分布

[來源：地理國情監測云平臺]