基于遥感的内陆水体水质监测研究进展

从遥感数据、反演方法和水质参数三方面综述了水质遥感监测的研究进展,介绍了国内外常用遥感数据,对比了分析法、经验法、半经验法、机器学习和综合法五种反演方法的优缺点,总结了叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物等光敏参数和化学需氧量、生化需氧量、总磷和总氮等非光敏参数的研究进展。目前内陆水体水质遥感监测在卫星传感器的针对性、反演算法的时空局限性、水质参数光谱特征的复杂性、大气校正的精确性和特殊类型水体的水质监测等方面还存在问题;指出未来水质遥感监测应围绕新型遥感数据、通用反演模型、不同光谱特征、精确大气校正和特殊水体分类等方面开展。     

利用遥感技术促进黄河水资源保护和管理

通过对黄河水资源保护遥感技术业务需求分析,指出可以利用较为成熟的遥感监测技术,开展黄河流域水资源保护监督管理、水质监测、生态保护、水质模型等领域的基础研究,建立具有遥感监测、评价、预报、分析等功能的遥感监测应用系统,建立黄河生态系统数据库,初步实现流域重要河流湖库水域的水质信息动态监测.提高流域大范围内应时突发性污染事故的能力等.     

黄河流域水质监测信息化建设概述

为了让信息技术更有效地服务于黄河流域水质监测工作,根据目前流域水质信息化现状,从信息采集、数据传输、水质信息应用几个方面提出了信息化建设方案。信息采集能力可通过调整和完善监测站网,加强自动监测、移动监测站网建设来提高;水质数据传输可通过组建流域水质专用网络来实现;应用系统主要包括加强水质监测信息管理、基层实验室信息管理、黄河水质遥感监测、自动站及移动实验室管理系统建设等。     

卫星遥感在水污染业务化监测中的应用和设想

水污染遥感监测是近年遥感技术发展的一个重点。从分析水体污染物与波谱特性间的定性、定量关系入手,阐述遥感水质定量模型在省际河段点源排放监测中应用的具体方法,同时提出今后开展遥感水污染业务化监测的设想。     

遥感在水资源管理中的应用

介绍了遥感在水资源管理中的应用,包括:流域和水资源调查,洪涝灾害的动态监测和评估,旱情的监测和预警,生态环境保护和水土流失治理,农业节水灌溉以及水质监测和预警等,并且就遥感与地理信息系统的在水资源管理中的联合应用进行了若干讨论。     

基于Landsat-8卫星遥感反演内陆河湖水质参数

以太湖为研究区，使用Landsat-8卫星OLI数据和无人机高光谱数据，对研究区CODMn、DO、TN、TP、NH₃-N等5项水质参数进行遥感定量反演研究，通过各水质参数与遥感数据波段组合分析，构建高拟合度的水质参数反演模型，为内陆水体水质参数遥感定量反演提供理论基础。     

遥感技术在黄河流域水资源保护中的应用

遥感技术因其具有监测范围广、速度怏、成本低、便于长期动态监测的优势,在许多领域实际工作中得到广泛应用.水利部黄河水利委员会在黄河水资源保护工作中应用遥感监测技术,对流域水质变化、水体污染等进行监测,为黄河流域水资源保护提供了科学、及时、有效的水质信息服务.     

遥感技术在水质监测中的应用

一、前言要了解水质的空间和时间变化特性,就必须在一定的地点进行连续不断地监测,对于偏远地区或大水域(湖泊、水库、海洋)的水质监测是一项很费力、费时、费钱的工作,往往很不容易做到。随着现代科学技术的进步,可以利用卫星遥感来监测水质的状况和其迁移的规律。水质遥感技术是近十几年才发展起来的新技术。卫星遥感具有宏观性、整体性和周期性等特点,在提供概观性的水质观察方面,比地面水质监测要优越得多。水质遥感技术的基础是不同水质的水体,其光谱特性有所不同。根据遥感测得的水体光谱特性,建立其与水质参数的关系     

基于GF-1WFV影像与神经网络模型的水库水质多参数反演研究

利用国产GF-1 WFV影像和神经网络建立多光谱遥感影像水质多参数定量反演模型,能实现高效率、大范围、连续空间的水库水质多参数变化监测,探究了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,并为湖长制和湖泊富营养化评估提供技术支持。以广东省佛山市一中型水库为例,基于GF-1 WFV影像,利用神经网络模型建立了东风水库叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))5个水质参数与影像数据间的定量反演模型,5个水质参数反演模型预测值与实测值之间的决定系数R~2均达到0.8以上,平均相对误差均在40%以下,研究结果证实了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,研究成果可为水库的水质和富营养化监测提供参考。     

美国水资源保护考察报告

简要介绍了美国水环境保护管理体制、水环境监测体制、水质自动监测技术应用、信息共享、遥感、地理信息系统、全球定位系统技术及计算机技术应用、水质监测新设备与技术、污水湿地处理技术等方面情况及经验。在此基础上,将中美两国水资源保护现状进行了对比,分析其异同点及存在的差距。最后,就中国水资源保护领域中存在的一些亟待解决的问题,提出了一些认识与建议。     

基于Landsat的淮河干流水质监测的可行性分析

流域水体污染已成为影响岸边带经济社会发展的热点问题,明确流域水质变化趋势是实施水体污染控制和综合治理的前提。针对流域水质状况及其发展趋势的监测问题,以淮河干流为研究对象,在现有的流域水质监测手段的基础上,结合实测水质数据和同步Landsat数据,采用多元统计分析方法,建立了TM、OLI水质遥感监测模型,开展了2006-2017年淮河干流水体污染趋势分析。结果表明：TM、OLI水质综合污染指数遥感监测模型计算值与实测值之间绝对误差不超过 0.17,相对误差不超过7.11%;模型计算的2006-2017年淮河干流各类污染水体面积占比变化情况与实际监测结果一致,模型可用于淮河干流水质动态监测中;将遥感影像数据与典型断面监测数据相结合,建立流域水质监测模型的思路是可行的。研究结果为大尺度流域水质动态监测和生态环境保护提供了一种新的思路。     

基于哨兵2号的白洋淀水质监测方法研究

水质监测是水环境保护的重要工作内容，为水环境评价提供重要的参数指标信息，利用卫星遥感手段进行水质监测具有大范围、长时序、低成本、周期性、快速、动态监测等优势，利用哨兵2号多光谱卫星遥感数据，结合白洋淀淀区水质国控断面实测数据，对白洋淀淀区的水质参数进行定量反演，获取淀区溶解氧、高锰酸盐指数、总磷和总氮4种参数的空间分布图，掌握白洋淀水质整体情况。实验结果表明，利用少量的水质实测数据，建立遥感水质参数反演模型，可以快速获取淀区水质连续空间分布图，并依据未来近10 d内的哨兵2号影像，预测淀区水质情况，通过模型精度验证可知，该方法可以取得较高的反演精度。     

基于GF-1卫星WFV数据的潘家口水库水质参数遥感估算模型研究

为全面掌握潘家口水库水污染的真实状况,支撑库区近年来开展的水环境综合治理工作。本研究基于2016年10月11日高分一号卫星数据和实测数据,和潘家口水库30个实测水质样本,建立了叶绿素a和溶解氧的遥感估算模型,精度评价结果表明,叶绿素a和溶解氧估算模型总体平均相对误差为19.1%,可满足库区水质监测评估需要;试验期内根据遥感模拟结果发现,水库上游水质情况相对较好,中下游水质情况相对较差,库区水质情况与库区投饵网箱数量、周边生活污水排放量和工矿区污染源密切相关。本研究为库区水环境治理工作积累了一期关键的空间全覆盖的水质遥感监测成果,同时也可为未来库区水质业务化监测提供新的技术手段。     

长江江苏段二维水流-水质模拟

根据长江江苏感潮河段水流水质及地形特点，应用有限体积法及黎曼近似解建立了平面二维水流-水质模型。模型应用有限体积法的积分离散，并利用通量坐标旋转的不变性把二维问题转化为一系列局部的一维问题进行求解，采用通量差分裂格式计算各跨单元边界的水量、动量及污染物输运等通量。应用浓度输移精确解验证模型算法的正确性，利用长江江苏感潮河段的水流、水质监测资料进行模型率定检验，并通过对卫星遥感资料的分析检验模型计算污染带的合理性。模型在长江江苏段主要地区区域供水规划及实施决策支持系统中得到应用，为该江段水质规划提供依据。     

阳宗海、松华坝和云龙水库流域土地利用与水质变化

利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对阳宗海、松华坝及云龙水库流域1995年和2004年6种土地利用覆盖类型的遥感数据进行了制图及其叠加,通过对土地利用现状和变化情况的分析,并与库区的水质变化相结合,研究流域内土地利用结构及其变化与库区水质变化的关系。     

遥感技术在东江流域水资源管理中的应用

东江流域江、河、湖、库众多,分布范围广,传统的常规手段在东江流域的管理上发挥了巨大作用。为了适应新时期的流域管理工作,广东省东江流域管理局开展了三个基于遥感技术在流域管理中的应用研究。结果表明,遥感技术可用于东江流域的水质遥感监测、水质参数反演、水面漂浮物(如水浮莲)的监测和水库工程的划界等方面。建议在流域管理更广阔的范围上利用遥感技术,进一步提高相关参数的监测精度。     

科研人员在环青海湖流域调研

2012年8月中旬,由青海省气象科学研究所牵头,中科院遥感应用研究所等单位科技人员参加,共同开展了环青海湖流域草地、土壤、水体等生态环境指标关键要素的定量遥感参量的野外调查。调查过程中,专业人员分别对青海湖流域典型草地类型、牧草品质、土壤厚度、土壤含水率、湖水水质等的分布、特性等进行了初步调查与取样,并与当地草原、气象、水文、科技管理等部门进行了座谈和交流。     

基于国产卫星多光谱影像的河流水体浊度遥感联合反演研究

基于集合建模思想,在水体光谱特征分析与敏感波段选择基础上,集成多种遥感反演模型优势,构建了河流水体浊度多光谱遥感联合反演模型(Combined Model-BP,CM-BP)。选择汉江中下游典型河段为研究区,利用2012—2013年原位观测数据,以具有较高时间分辨率和空间分辨率的国产卫星数据作为多光谱遥感数据源,测试评估了CM-BP浊度遥感反演模型适用性,并与传统波段组合模型进行精度比较,基于反演结果分析了研究区浊度时空分布特征。结果表明:基于集合建模思想构建的CM-BP模型的反演精度、适应性及稳定性均高于波段组合模型;从光谱分辨率、时空分辨率等角度考虑,环境与灾害监测预报小卫星星座系统、高分一号卫星、资源三号等国产卫星多光谱遥感数据是河流水体水质反演优选数据源;国产卫星遥感数据可以满足河流水体水质高精度、实时性与大尺度等遥感反演需要,为河流水环境监测研究提供数据基础。     

基于 Sentinel-2 卫星数据的洋河水库水体总磷反演

结合洋河水库实测水质数据和 Sentinel-2（哨兵 2 号）卫星遥感影像数据，基于线性回归方法，建立遥感波段 反射率与水体总磷实测质量浓度之间的反演模型，反演洋河水库 2016—2019 年总磷质量浓度，并分析库区总磷 质量浓度时空变化特征。研究结果表明：线性回归遥感反演模型决定系数达到 0.818，相对误差平均值在 20% 以 内，计算结果较稳定，模型适用性较好。在时间分布上，洋河水库水质整体基本较好，2016—2018 年洋河水库水 质较好，达到Ⅲ类，部分月份水质较差，超过Ⅲ类，主要集中在秋季；2019 年洋河水库水质较差，整体达到Ⅳ类，部 分月份出现Ⅴ类，超标现象集中在夏秋季节。在空间分布上，非汛期洋河水库总磷质量浓度自东、西入口及取水 口向水库中心区逐渐升高，汛期靠近西入口的水域总磷质量浓度明显高于其他区域。利用哨兵 2 号卫星遥感影 像对总磷质量浓度进行反演，可为水库的水质监管提供技术支撑。     

基于BP神经网络的温榆河水质参数反演模型研究

为进一步提高内陆水体水质参数遥感反演的准确性,北京市温榆河被选为研究对象,研究选取ETM＋数据和准同步实测水质指标（浊度、BOD;）数据,建立了多个隐含层数目为1的BP神经网络模型,并选出分别针对浊度和BOD5的最佳神经网络模型,利用ETM＋影像的波段组合值反演了浊度和BOD,浓度值。最后将其反演结果与常规多元线性回归模型的反演结果进行精度比较。结果表明：温榆河的水质参数遥感反演为非线性问题,使用BP神经网络方法进行浊度与BOD,两种水质参数反演的结果优于线性回归方法的反演结果。