高光譜遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

孔偉威 孟曉琦 劉青川

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，尤其是水環(huán)境污染，如何有效的解決水環(huán)境污染問題成為當(dāng)前急需解決的問題。本文提出使用高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測工作，希望能改善當(dāng)前水環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀。本文通過對高光譜技術(shù)的概述進(jìn)行分析，然后分別分析了高光譜遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的運(yùn)用，并對該技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高光譜；遙感技術(shù)；水環(huán)境；應(yīng)用

高光譜遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，但是由于我國對高光譜遙感技術(shù)的研究和應(yīng)用不夠，在實(shí)際應(yīng)用的過程中還是存在一定的問題，相比西方發(fā)達(dá)過程還有很大的差距，因此，本文著重分析了高光譜煙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的運(yùn)用，并對水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用展開討論，希望能對水環(huán)境監(jiān)測工作的順利開展有所幫助。

一、高光譜遙感技術(shù)

高光譜遙感是指通過光譜儀進(jìn)行成像，將多個連續(xù)的光譜進(jìn)行成像，轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗冇信d趣的圖像。一般來說，光譜有很多波段，其不同的波段成像也是不一樣的，且其光譜的分辨率也不一樣，這就需要更加先進(jìn)的高光譜遙感技術(shù)來完成此操作。高光譜遙感技術(shù)使用獨(dú)特的成像方式，可以將不同的光譜轉(zhuǎn)化為自己需要的光圖形，利用多種透鏡以及其他元器件搭建出光路圖，再經(jīng)過多次調(diào)試和測試，即可完成光圖形的轉(zhuǎn)化。目前，成像光譜技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于多個行業(yè)當(dāng)中，可以對地質(zhì)進(jìn)行勘察，還能對水質(zhì)以及大氣質(zhì)量進(jìn)行分析，另外，高光遙感技術(shù)也在農(nóng)業(yè)、城市以及其他地方都有廣泛的應(yīng)用，但是高光譜影像處理的過程中還是存在一些問題，對影像的分類精度等級達(dá)不到要求，因此，我國需要加強(qiáng)對高光譜遙感技術(shù)的研究和應(yīng)用，并提高高光譜影像分類精度的等級，進(jìn)而提高此應(yīng)用在我國各大行業(yè)中的應(yīng)用。

二、高光譜遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的運(yùn)用

通過遙感技術(shù)可以對環(huán)境的變化進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，而加入高光譜的數(shù)據(jù)之后更加提高了遙感技術(shù)對環(huán)境監(jiān)測的精確度，由此可見，在未來高光譜遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域會有廣闊的應(yīng)用前景。在目前，高光譜遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域已經(jīng)有著較為廣泛的應(yīng)用，主要包括生態(tài)環(huán)境、大氣、地質(zhì)以及水環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用。

高光譜遙感技術(shù)能夠?qū)Υ髿獾奈廴厩闆r進(jìn)行分析，并且對熱污染進(jìn)行分析和監(jiān)測，通過高光譜遙感技術(shù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以針對性的提出一些改善大氣污染現(xiàn)狀。此外，將人造衛(wèi)星與高光譜遙感技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，就可以在衛(wèi)星影像上清楚的看到大氣污染的區(qū)域以及污染的狀況，進(jìn)而可以針對性的進(jìn)行污染控制，提高了大氣污染控制的效率。在生態(tài)領(lǐng)域，高光譜遙感技術(shù)可以進(jìn)行納米級別的分辨率分析，對微生物進(jìn)行細(xì)致的觀察。而在地質(zhì)領(lǐng)域，高光譜遙感技術(shù)也有著重要的作用，主要是可以對地質(zhì)中的物質(zhì)含量，包括巖石以及礦物質(zhì)進(jìn)行區(qū)別，利用不同物質(zhì)對高光譜的反射率不同進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的狀況勘察，在一定的程度上減少了工作人員的工作負(fù)擔(dān)。

三、高光譜遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1水環(huán)境遙感監(jiān)測原理

不同的物質(zhì)對光譜的反射情況不同，而水環(huán)境遙感監(jiān)測就是利用這一特點(diǎn)進(jìn)行工作的。影響水環(huán)境的主要因素包括微生物、有機(jī)物、化學(xué)物質(zhì)以及病原體等等，這些物質(zhì)都在一定的程度上影響了水環(huán)境的質(zhì)量，所以說在實(shí)際監(jiān)測的過程中利用上述特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的污染現(xiàn)狀。例如，在水環(huán)境中的黃色物質(zhì)以及藻類等物質(zhì)會對波長為400-500nm的波長進(jìn)行吸收，而葉綠素等物質(zhì)會吸收波長為675nm的波，當(dāng)設(shè)備接收到反射波之后發(fā)現(xiàn)少了部分波，就可以確定水環(huán)境中含有相應(yīng)的物質(zhì)。由此可見，水環(huán)境遙感監(jiān)測就是利用不同物質(zhì)對光譜的吸收情況不同，進(jìn)而確定水環(huán)境中的物質(zhì)，從而針對性的采取防御措施，對水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

3.2監(jiān)測儀器

目前，在水環(huán)境高光譜遙感監(jiān)測的過程中使用最為廣泛的儀器為非成像光譜儀和成像光譜儀，這兩種儀器有著各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用的過程中需要根據(jù)實(shí)際情況確定哪種儀器，從而保證水環(huán)境監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。非成像光譜儀是通過物質(zhì)的光譜反射率進(jìn)行圖形記錄的，利用該儀器可以有效的實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境中污染物質(zhì)的監(jiān)測。而成像光譜儀有著更加先進(jìn)的技術(shù)，可以直接將圖像和光譜合成物一個圖，在這個圖上即可觀察到光譜的反射情況，并確定水環(huán)境中的污染物質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，成像光譜儀有著諸多方法，主要有將光譜儀裝載到航天飛機(jī)中，對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測；利用小型飛機(jī)作為載體，將光譜儀搭載到小型飛機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境的監(jiān)測；或者將成像光譜儀放置到地面上，直接對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。無論是哪一種使用方法，都有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在應(yīng)用的過程總根據(jù)實(shí)際情況確定相應(yīng)的使用方法，保證水環(huán)境監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。

3.3實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際水環(huán)境監(jiān)測的過程中，可以利用高光譜遙感技術(shù)進(jìn)行光譜特性的收集，在收集的過程中需要注意下面幾點(diǎn)：第一，根據(jù)水體反射回來的光譜進(jìn)行計算和分析，從而確定水環(huán)境中的泥沙含量，并確定相應(yīng)的最佳波段；第二，對水環(huán)境的深度進(jìn)行測量；第三，通過對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，確定水體的污染情況，并針對性的采取防御措施；第四，通過反射回來的光譜特性確定水體污染的類型，從而確定治理方式?？偟膩碚f，在高光譜遙感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要綜合多方面因素進(jìn)行考慮，并保證所有監(jiān)測環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行，這樣才能保證水環(huán)境監(jiān)測的精確度，進(jìn)而針對性的采取防御措施，為水環(huán)境的保護(hù)工作提供有利的保障。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對我國各大行業(yè)都有著很大的影響。在水環(huán)境監(jiān)測中，高光譜遙感技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，但是由于我國對高光譜遙感技術(shù)不夠熟悉，其功能和特點(diǎn)沒有充分發(fā)揮，在一定的程度上阻礙了我國水環(huán)境監(jiān)測工作的順利開展，基于這一現(xiàn)狀，本文分析了高光譜遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測過程中的應(yīng)用，相信在未來高光譜遙感技術(shù)會在更多行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，并且充分保證水環(huán)境監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。

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作者簡介：孔偉威，出生年月：1980.10，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山東濟(jì)寧市，當(dāng)前職務(wù)：副科，當(dāng)前職稱：中級，學(xué)歷：本科，研究方向：環(huán)境監(jiān)測