論遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值

金超+李毅

摘要：我國(guó)水環(huán)境的污染情況日益嚴(yán)重，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作已經(jīng)刻不容緩。遙感技術(shù)作為探測(cè)性質(zhì)的監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸發(fā)展并成熟。通過(guò)對(duì)遙感技術(shù)的概念和原理的介紹闡述，引出其在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的重要作用和貢獻(xiàn)，如對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化和水體渾濁度監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。概括了遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)工作中具有的明顯優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值及未來(lái)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；水體環(huán)境監(jiān)測(cè)；水體污染；應(yīng)用價(jià)值

1.遙感技術(shù)簡(jiǎn)介

自二十世紀(jì)六十年代以來(lái)，遙感技術(shù)作為一種探測(cè)性質(zhì)的儀器逐漸發(fā)展起來(lái)。而遙感這一詞匯，首先是出自美國(guó)的海軍研究局等單位。遙感技術(shù)利用其特點(diǎn)，不必與檢測(cè)的對(duì)象進(jìn)行接觸行為而是利用電磁波來(lái)進(jìn)行作業(yè)。其通過(guò)由探測(cè)對(duì)象反射回來(lái)的電磁波，進(jìn)行集中歸納處理以實(shí)現(xiàn)最終成像。簡(jiǎn)言之，遙感技術(shù)是以各種有傳感功能的儀器為核心，以此對(duì)遠(yuǎn)距離、難接觸的對(duì)象所反射的電磁波的信息進(jìn)行收集處理并最后由成像系統(tǒng)成像，從而對(duì)檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行綜合的探測(cè)和判定。在由美國(guó)提出遙感的概念后，于1962年在美國(guó)被正式用于實(shí)踐當(dāng)中。對(duì)于物體反饋的特征光譜通過(guò)吸收、反射和輻射的原理，由于不同物體的情況不同，遙感技術(shù)便利用這種原理對(duì)目標(biāo)進(jìn)行正確判斷。

當(dāng)前，使用較多的遙感數(shù)據(jù)有：SPOT衛(wèi)星的HRV數(shù)據(jù)和陸地衛(wèi)星的MSS，TM影像數(shù)據(jù)，后者在應(yīng)用中最為多用，其信息量豐富，使用方便。遙感技術(shù)通過(guò)獲取信息、儲(chǔ)存信息并對(duì)其進(jìn)行輸送和處理，利用任何物體都有光譜特性的工作原理，對(duì)所檢測(cè)的物體做出正確的判斷和識(shí)別。目前，遙感技術(shù)主要使用光譜波段來(lái)檢測(cè)氣象云層和海底的魚群等；使用綠光波段來(lái)檢測(cè)土壤和地下水等；使用紅光波段來(lái)監(jiān)測(cè)水的污染等；使用紅外光波段來(lái)監(jiān)測(cè)土地資源和礦物資源等等。

作為一個(gè)綜合技術(shù)，遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著重要的地位和應(yīng)用前景，對(duì)各類環(huán)境有著越來(lái)越多的實(shí)際應(yīng)用，并作出了重大的貢獻(xiàn)。

2.遙感技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的水環(huán)境的監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)對(duì)各類水體中的污染物和各種雜志進(jìn)行水樣分析，利用復(fù)雜的儀器和化學(xué)分析方法進(jìn)行技術(shù)分析，從而評(píng)價(jià)其水體的水質(zhì)指標(biāo)。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法有著較高的精度和準(zhǔn)確度，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且其最大的弊端在于，人為所能夠得到的水樣并不能夠代表整體的水平和整體環(huán)境。即使是系統(tǒng)水樣的分析也難以代表整體水體環(huán)境的情況，故不能滿足大量的復(fù)雜的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的需要。

遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用中，優(yōu)點(diǎn)明顯，具有能夠監(jiān)測(cè)較大范圍和立體監(jiān)測(cè)的特性，這有利于對(duì)大區(qū)域環(huán)境的監(jiān)測(cè)中對(duì)生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行及時(shí)反饋。其次，遙感技術(shù)相比于傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)，能夠一次性獲得海量的信息，并且在高效率運(yùn)作的前提下能夠利用飛行的便利條件來(lái)保證獲得足夠的圖像資料等，因此能夠極大地加快監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)度。另外，遙感技術(shù)通過(guò)電子傳感器和電子計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)所獲得的信息進(jìn)行傳到和接受，處理和解譯以及成像工作，其重要意義在于能夠?qū)λh(huán)境的監(jiān)測(cè)工作實(shí)現(xiàn)大跨度的現(xiàn)代化飛躍。

遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用時(shí)，適應(yīng)能力強(qiáng)，表現(xiàn)在它能夠獲得利用常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法難以獲得的資料，例如，對(duì)原始深林的監(jiān)測(cè)和對(duì)地下水體、冰川、沼澤等的監(jiān)測(cè)。因此我們說(shuō)，遙感技術(shù)具有穿透作用，對(duì)于常規(guī)條件下無(wú)法觸及到的研究對(duì)象，遙感技術(shù)可以方便地獲取信息，經(jīng)濟(jì)合理并且實(shí)用性高。最后，遙感技術(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能也是一般常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)所不能的。遙感技術(shù)能夠獲得比較準(zhǔn)確的水體環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的資料，通過(guò)周期性地對(duì)范圍較大的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故其在實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)性上有著重要意義，例如對(duì)水體污染的檢測(cè)。

水環(huán)境對(duì)于人類是至關(guān)重要的，是人類賴以生存的有限的資源。我國(guó)的水環(huán)境日漸惡化，水體污染日益嚴(yán)重，因此，對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作具有重要的意義。在對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，遙感技術(shù)能夠根據(jù)水溫的不同，水體中懸浮物雜質(zhì)如泥沙等的含量的不同，有機(jī)體如藻類的含量的差異等，通過(guò)遙感成像來(lái)判斷水體污染的嚴(yán)重程度等級(jí)。收到污水的水體和清潔的水體在性質(zhì)上差異十分明顯（在遙感技術(shù)中主要利用二者的反射率的差異），而這些差異都能夠利用遙感技術(shù)所反映出來(lái)，故遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

目前，遙感技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)水體的富營(yíng)養(yǎng)化、渾濁度等方面。

a.遙感技術(shù)在水體富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

水體富營(yíng)養(yǎng)化是氮和磷等營(yíng)養(yǎng)元素含量超標(biāo)的水體，導(dǎo)致水中的浮游生物如藻類等大量滋生。浮游植物中的葉綠素與可見(jiàn)光和紅外光之間有著比較特殊的陡坡效應(yīng)，葉綠素高的區(qū)域反射率所在的峰值大，該顯著的因果關(guān)系是利用遙感技術(shù)來(lái)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的判斷原理。利用該工作原理不僅能夠判斷所監(jiān)測(cè)水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，還能判定水體富營(yíng)養(yǎng)化的區(qū)域范圍。

b.遙感技術(shù)在水體渾濁程度監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

水體的渾濁程度大部分來(lái)自于懸浮物和膠體，其中懸浮物的貢獻(xiàn)最大。由于水中懸浮物的影響，導(dǎo)致水體對(duì)自然情況下的太陽(yáng)光有一定的吸收和散射作用。由此，再根據(jù)水體本身所具有的光譜反射的特征，遙感技術(shù)便利用了水體的這種差異，變現(xiàn)為其在光譜影像上的不同，來(lái)判定水體渾濁的程度。研究表明。隨著水體中懸浮物數(shù)量的增加，即水體的渾濁程度的增加，其光譜衰減系數(shù)會(huì)不斷增大，這就意味著其對(duì)光的透過(guò)性由最易透過(guò)的波段（0.5um）逐漸向紅色的區(qū)域轉(zhuǎn)移。而且，隨著水體中泥沙含量的增加以及懸浮顆粒的粒徑的增大，入射到水體中的光被水體散射的深度會(huì)變淺，而水的反射率變會(huì)提高，那么反射的峰值也會(huì)從藍(lán)光區(qū)域逐漸向綠光區(qū)域甚至是黃光區(qū)域轉(zhuǎn)移。因此，利用遙感技術(shù)來(lái)對(duì)水體環(huán)境的渾濁度進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，通過(guò)其所拍攝的水體圖像，并對(duì)圖像上面波峰出現(xiàn)的位置所在的光譜區(qū)域進(jìn)行觀察，便可以方便地了解水體渾濁的程度。

3.結(jié)論與展望

遙感技術(shù)在水處理領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)應(yīng)用日益增多，其優(yōu)勢(shì)明顯，并且結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度都較高，已經(jīng)成為不可代替的一種大環(huán)境監(jiān)測(cè)方法。目前，單一的遙感資料技術(shù)已經(jīng)不能滿足人類對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的日益復(fù)雜和大量的要求了，于是遙感技術(shù)也正在從單一轉(zhuǎn)向多相多數(shù)據(jù)的復(fù)合型綜合技術(shù)。遙感技術(shù)利用多數(shù)據(jù)和多相處理來(lái)對(duì)各種類型的水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤，監(jiān)測(cè)及時(shí)并且準(zhǔn)確，能夠有效的反映水體受污染的情況，還可以對(duì)污染源的位置的判定、水體中污染物的大致種類和污染物在水體中所經(jīng)歷的擴(kuò)散趨勢(shì)等作出結(jié)論，特別是對(duì)大面積、難監(jiān)測(cè)的環(huán)境能夠?qū)ζ溥M(jìn)行整體分析，在水環(huán)境乃至整個(gè)大環(huán)境體系的監(jiān)測(cè)中優(yōu)勢(shì)明顯，未來(lái)有很高的發(fā)展展望。

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作者簡(jiǎn)介：

金超（19940927-）男，漢族，浙江海寧，身份證號(hào)：330481199409271816，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)

李毅（19970120-）男，漢族，浙江省建德市，身份證號(hào)：330182199701203714，本科生，研究方向：地理信息科學(xué)endprint