基于遙感的水質監測與時空分析

時間：2007-03-16 來源： 同濟大學土木工程學院測量與國土信息工程系 作者：謝歡

摘 要:水污染問題日漸嚴重，及時、準確地了解水體水質狀況和變化趨勢，對于更好的管理水資源和保護水環境具有十分重要的意義。作為常規水質監測方法的必要補充，遙感技術監測水質具有監測范圍廣、速度快、成本低和便于長期動態監測的優勢，同時還能發現一些常規方法難以揭示的污染源和污染遷移特征。近年來國內外對內陸水體水質遙感監測開展了一系列的研究，但是針對黃浦江上游地區的研究還甚少，為了使用遙感的方法實現水質監測，并對水質變化的時空特征進行研究，本文首先根據歷年水質數據，對黃浦江上游水質的分布特點進行分析并了解其變化趨勢;然后以太湖水域和黃浦江上游水域為研究對象，開展了經驗法和半分析法建立水質遙感定量估算模型的研究。

    經驗法研究結果顯示太湖水域的懸浮物濃度和TM第3波段的相關性較高，若采用TM第3波段和第1波段的比值能進一步提高與懸浮物的相關性:葉綠素含量和TM第5波段和第2波段的比值的相關性高。而黃浦江上游水域的溶解氧含量和TM第3波段和第4波段的反射率的比值相關性高，本文建立的黃浦江上游溶解氧估測模型精度較高，具有較好的通用性，但是其精度在一定基礎上受成像大氣條件的影響。

    在此基礎上，本文還進行了遙感半分析法反演水質參數的研究，研究了便攜式非成像光譜儀地面光譜的采集和處理方法。結果表明，正確的觀測幾何和數據處理方法得到的水體光譜能有效的反映水體各組分的散射、吸收特征，702nm與675nm波段反射率比值是估測葉綠素含量的較佳波段。

       本文對黃浦江上游水域2001年7個不同月份的溶解氧含量進行了估測，2001年黃浦江上游溶解氧變化估測結果與實測溶解氧情況相符，估測模型得出的溶解氧空間分布情況也符合了黃浦江上游有機污染分布的現有情況:淀山湖水質最好，其次為上游的干流，支流水質最差。對淀山湖水體富營養化和水華的產生情況分析表明，淀山湖水體的營養化程度從2000開始急劇增加，淀山湖北部的趙田湖和湖東北區水域是最易發生水華的區域，秋冬季節則是淀山湖水華的高發期。

關鍵詞:遙感水質監測，光譜測量，經驗法，半分析法，時空分析

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