水環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)的應(yīng)用分析

（平昌縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站， 四川 巴中 636400）

遙感技術(shù)建立在電磁波理論基礎(chǔ)上，借助相關(guān)系統(tǒng)，對(duì)水環(huán)境中存在的各種雜質(zhì)輻射反饋回來的電磁波進(jìn)行收集，再借助輻射光譜，就能在相關(guān)記錄中找到與雜質(zhì)光譜特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的雜質(zhì)名稱，這也就使水環(huán)境中的各種雜質(zhì)都不會(huì)逃脫監(jiān)控范圍。本文主要針對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 收集信息廣

飛行設(shè)備的使用，使遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)范圍變廣，并且速度加快，在一定的時(shí)間內(nèi)，能對(duì)水深、水面寬的江河湖泊等水環(huán)境進(jìn)行快速檢測(cè)，這就決定了信息在收集速度以及數(shù)量上要比傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)要強(qiáng)。并且這種技術(shù)運(yùn)用建立在電磁波傳遞理論的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析也可以借助現(xiàn)代的信息技術(shù)，這使水環(huán)境中的各種雜質(zhì)在種類以及分布范圍和分布數(shù)量上的分析更加精確、科學(xué)，從而所采取的解決措施也更加接近現(xiàn)代化，而不是使人束手無策[1]。

1.2 適應(yīng)各種復(fù)雜的水環(huán)境

被石油或數(shù)量諸多的泥沙等污染的水環(huán)境，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，總是不能精確大范圍收集信息，所以在治理水污染時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)治標(biāo)不治本的現(xiàn)象，遙感技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，解了水環(huán)境保護(hù)的燃眉之急。因?yàn)檫b感技術(shù)穿透能力強(qiáng)，無論是液體還是固體以及氣體都逃脫不了遙感技術(shù)的感應(yīng)和監(jiān)測(cè)，所以沙漠以及原始森林這樣復(fù)雜的環(huán)境會(huì)將其作為監(jiān)測(cè)手段。

1.3 對(duì)水環(huán)境進(jìn)行立體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

立體監(jiān)測(cè)指的是遙感工具能立體俯瞰監(jiān)測(cè)，并且將監(jiān)測(cè)結(jié)果以直觀的航空影像呈現(xiàn)出來，檢測(cè)過程保持了連續(xù)性，這使水環(huán)境監(jiān)測(cè)不會(huì)局限于片面范圍，而是使水環(huán)境以整體形式呈現(xiàn)在大家面前，所以遙感技術(shù)的這種立體監(jiān)測(cè)所提供的信息，使水環(huán)境實(shí)現(xiàn)了全面整體監(jiān)測(cè)與辯識(shí)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)指的是遙感技術(shù)往往能在環(huán)境發(fā)生變化的第一時(shí)間就感應(yīng)到，并會(huì)將相關(guān)信息通過傳感器傳回相關(guān)人員手中，另外遙感技術(shù)還會(huì)感應(yīng)到環(huán)境變化后的其他環(huán)境變化情況[2]。這使水環(huán)境總是處于監(jiān)控中。

2 遙感檢測(cè)水質(zhì)參數(shù)的原理與方法

2.1 原理

水環(huán)境中，不同的物體所對(duì)應(yīng)的光譜特征是不同的，所以相關(guān)人員首先要將干凈水體的光譜特征作為參考對(duì)象，然后對(duì)水中的雜質(zhì)進(jìn)行光譜特征收集和分析。主要表現(xiàn)是水中的各種雜質(zhì)在光線反射下，因?yàn)殡s質(zhì)成分不一樣，所以反映的電磁波長(zhǎng)短不一，進(jìn)而遙感圖像并不全然一樣，遙感圖像正是反映了水質(zhì)參數(shù)，通過不斷監(jiān)測(cè)，不斷反映，直到水環(huán)境中的遙感圖像和干凈水體的遙感圖像相差無幾，才表示水環(huán)境污染問題解決，因?yàn)檫b感圖像還能反映出水體中有害雜質(zhì)成分的含量。

2.2 方法

水環(huán)境干凈，并非指水體中沒有渾濁物以及浮游植物、溶解性有機(jī)物、化學(xué)物質(zhì)，而是指這些物質(zhì)在含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于某個(gè)特定指標(biāo)范圍，所以要判斷水環(huán)境是否污染，還是要將這些物質(zhì)作為水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)，借助遙感技術(shù)，對(duì)其含量進(jìn)行檢測(cè)[3]。

2.2.1 理論法

基于水中光場(chǎng)理論模型，借助遙感技術(shù)測(cè)得電磁波反射率，水中雜質(zhì)各種成分含量公式為：

各成分含量=實(shí)際吸收系數(shù)/后向散射系數(shù)

這種方法模型過于簡(jiǎn)單，并不能將復(fù)雜的水體環(huán)境表示出來所以最后的數(shù)值與實(shí)際值總是存在偏差的，這些偏差就有可能造成治理后的水環(huán)境依舊達(dá)不到干凈水體參數(shù)指標(biāo)值。

2.2.2 經(jīng)驗(yàn)法

這種方法建立模型是有前提條件的，需要先將遙感波段數(shù)據(jù)與地面實(shí)測(cè)水質(zhì)參數(shù)測(cè)量出來，然后對(duì)兩者的結(jié)合體進(jìn)行整體分析，在創(chuàng)建模型后，才能進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)的計(jì)算。這種方法雖然也能計(jì)算出成分含量，但模型涉及的兩種數(shù)據(jù)在采集時(shí)，無論是在時(shí)間還是在空間上都無法達(dá)到同步，所以兩者之間相關(guān)點(diǎn)很少，將其聯(lián)合起來進(jìn)行的分析結(jié)果在精度上是無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的。

2.2.3 半經(jīng)驗(yàn)方法

這種方法借助了每種成分參數(shù)光譜特征和經(jīng)驗(yàn)方法中的統(tǒng)計(jì)模型，使成分含量能被很好地分析出來，這種方法相對(duì)來說，測(cè)量精度準(zhǔn)確，和實(shí)際含量相差無幾。所有水體中的葉綠素以及各種成分指標(biāo)都被納入到監(jiān)測(cè)對(duì)象中。

3 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)應(yīng)用

3.1 水體營(yíng)養(yǎng)富集

水體營(yíng)養(yǎng)富集誘因是營(yíng)養(yǎng)鹽含量過多，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致能產(chǎn)生葉綠素且會(huì)在死亡分解時(shí)消耗氧氣的藻類植物無限繁殖，水中的其他生物所需要的氧氣和養(yǎng)分被藻類奪走，最后無法生存死亡。所以利用遙感技術(shù)對(duì)水中的葉綠素含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，作為判斷水體是否營(yíng)養(yǎng)富集的依據(jù)。主要監(jiān)測(cè)的是葉綠素a，具體方法采用半經(jīng)驗(yàn)方法中的模型分析與成分參數(shù)指標(biāo)數(shù)值相結(jié)合，遙感技術(shù)會(huì)對(duì)水體綠度指數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過綜合分析，可以得出葉綠素 a的發(fā)射峰和吸收谷等信息，進(jìn)而對(duì)其成分含量和分布信息了如指掌[4]。發(fā)射峰的波長(zhǎng)在 682-752nm之間，吸收谷則在441-669nm之間。

3.2 泥沙過多

這種懸浮固體監(jiān)測(cè)，一般選擇遙感技術(shù)中的經(jīng)驗(yàn)方法，在建立模型之前，先將泥沙濃度優(yōu)質(zhì)波段以及實(shí)地固體懸浮物的濃度調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析，不同之處在于波段與泥沙濃度之間的相關(guān)性比較好，波段是要經(jīng)過輻射值計(jì)算測(cè)量的，輻射值的反演發(fā)生在其與固體濃度建立模型之后，反演結(jié)果就是固體濃度的實(shí)際值。最佳波段的選擇可以通過泥沙遙感反應(yīng)的輻射峰值來判斷。經(jīng)試驗(yàn)，最佳波段定在0.58-0.68μm之間。這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泻芏?，比如統(tǒng)一關(guān)系式模型、線性關(guān)系式模型等，相關(guān)人員要建立模型時(shí)，要注意各種數(shù)據(jù)的正確運(yùn)用，以保證模型有效。

3.3 各種廢水污染

工業(yè)污水、生活廢水以及各種垃圾發(fā)酵水等使水體環(huán)境污染比較嚴(yán)重，利用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要借助多光譜合成圖像以及TM圖像來作為水質(zhì)污染預(yù)測(cè)遙感模型的建立。這些圖像上廢水成分的反射位置和強(qiáng)度是有差異的，這說明不同的污染成分所對(duì)應(yīng)的相關(guān)波段也是不同的。這些廢水成分電磁波長(zhǎng)主要對(duì)應(yīng)紅外線，所以它們對(duì)水污染狀況最終反映在紅外輻射光譜所對(duì)應(yīng)的彩虹外像片上，相關(guān)人員可以直觀看到污染源及其蹤跡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的動(dòng)態(tài)監(jiān)督[5]。

3.4 熱污染

工業(yè)用水在排放的過程中，如果沒有對(duì)沸騰的廢水進(jìn)行冷卻除污染處理，會(huì)使水環(huán)境中的溫度隨之飆升，水環(huán)境中的生物生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化，其生命力就會(huì)出現(xiàn)隱患，甚至造成死亡，這種由熱水造成的污染就是熱污染。遙感技術(shù)中的熱紅外以及微波遙感可以對(duì)溫度變化進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。溫度變化的地方會(huì)直觀呈現(xiàn)在熱紅外像上，熱污染在水環(huán)境中的污染趨勢(shì)也會(huì)表示出來，相關(guān)人員可以將其作為依據(jù)，還要進(jìn)行實(shí)地考察，進(jìn)而對(duì)水體溫度采取冷卻措施。

4 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來越廣泛，要體現(xiàn)出其更多的應(yīng)用價(jià)值，就要對(duì)遙感技術(shù)相對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行研究和開發(fā)，使其能與水體物質(zhì)監(jiān)測(cè)相對(duì)應(yīng)。

[1]徐曉娟.水環(huán)境監(jiān)測(cè)中遙感技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(30):149.

[2]喻文科,秦普豐,周俊宇,陳海.水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的遙感應(yīng)用探討[J].綠色科技,2013,(04):183-187.

[3]梁偉鵬.遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].科技資訊,2011,(19):108.

[4]康志文,劉二東,賈飚.遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué),2009,21(S1):177-180.

[5]李嶸.遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].江西化工,2005,(04):49-51.