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

（平昌縣環(huán)境監(jiān)測站， 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)，對水環(huán)境中存在的各種雜質(zhì)輻射反饋回來的電磁波進行收集，再借助輻射光譜，就能在相關(guān)記錄中找到與雜質(zhì)光譜特點相對應(yīng)的雜質(zhì)名稱，這也就使水環(huán)境中的各種雜質(zhì)都不會逃脫監(jiān)控范圍。本文主要針對水環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用進行分析。

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

1.1 收集信息廣

飛行設(shè)備的使用，使遙感技術(shù)監(jiān)測范圍變廣，并且速度加快，在一定的時間內(nèi)，能對水深、水面寬的江河湖泊等水環(huán)境進行快速檢測，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)測技術(shù)要強。并且這種技術(shù)運用建立在電磁波傳遞理論的基礎(chǔ)上，對其進行數(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)測中，總是不能精確大范圍收集信息，所以在治理水污染時，總會出現(xiàn)治標不治本的現(xiàn)象，遙感技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，解了水環(huán)境保護的燃眉之急。因為遙感技術(shù)穿透能力強，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，所以沙漠以及原始森林這樣復(fù)雜的環(huán)境會將其作為監(jiān)測手段。

1.3 對水環(huán)境進行立體動態(tài)監(jiān)測

立體監(jiān)測指的是遙感工具能立體俯瞰監(jiān)測，并且將監(jiān)測結(jié)果以直觀的航空影像呈現(xiàn)出來，檢測過程保持了連續(xù)性，這使水環(huán)境監(jiān)測不會局限于片面范圍，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)測所提供的信息，使水環(huán)境實現(xiàn)了全面整體監(jiān)測與辯識。動態(tài)監(jiān)測指的是遙感技術(shù)往往能在環(huán)境發(fā)生變化的第一時間就感應(yīng)到，并會將相關(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象，然后對水中的雜質(zhì)進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，因為雜質(zhì)成分不一樣，所以反映的電磁波長短不一，進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，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，因為遙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、溶解性有機物、化學(xué)物質(zhì)，而是指這些物質(zhì)在含量要遠遠小于某個特定指標范圍，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，借助遙感技術(shù)，對其含量進行檢測[3]。

2.2.1 理論法

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

各成分含量=實際吸收系數(shù)/后向散射系數(shù)

這種方法模型過于簡單，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)境依舊達不到干凈水體參數(shù)指標值。

2.2.2 經(jīng)驗法

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)與地面實測水質(zhì)參數(shù)測量出來，然后對兩者的結(jié)合體進行整體分析，在創(chuàng)建模型后，才能進行水質(zhì)參數(shù)的計算。這種方法雖然也能計算出成分含量，但模型涉及的兩種數(shù)據(jù)在采集時，無論是在時間還是在空間上都無法達到同步，所以兩者之間相關(guān)點很少，將其聯(lián)合起來進行的分析結(jié)果在精度上是無法達到預(yù)期目標的。

2.2.3 半經(jīng)驗方法

這種方法借助了每種成分參數(shù)光譜特征和經(jīng)驗方法中的統(tǒng)計模型，使成分含量能被很好地分析出來，這種方法相對來說，測量精度準確，和實際含量相差無幾。所有水體中的葉綠素以及各種成分指標都被納入到監(jiān)測對象中。

3 水環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)應(yīng)用

3.1 水體營養(yǎng)富集

水體營養(yǎng)富集誘因是營養(yǎng)鹽含量過多，因為這會導(dǎo)致能產(chǎn)生葉綠素且會在死亡分解時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)對水中的葉綠素含量進行監(jiān)測，作為判斷水體是否營養(yǎng)富集的依據(jù)。主要監(jiān)測的是葉綠素a，具體方法采用半經(jīng)驗方法中的模型分析與成分參數(shù)指標數(shù)值相結(jié)合，遙感技術(shù)會對水體綠度指數(shù)進行測量，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，進而對其成分含量和分布信息了如指掌[4]。發(fā)射峰的波長在 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，一般選擇遙感技術(shù)中的經(jīng)驗方法，在建立模型之前，先將泥沙濃度優(yōu)質(zhì)波段以及實地固體懸浮物的濃度調(diào)查結(jié)果進行分析，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)過輻射值計算測量的，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，最佳波段定在0.58-0.68μm之間。這些經(jīng)驗?zāi)Ｐ陀泻芏啵热缃y(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，要注意各種數(shù)據(jù)的正確運用，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)境污染比較嚴重，利用遙感技術(shù)進行監(jiān)測時，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)測遙感模型的建立。這些圖像上廢水成分的反射位置和強度是有差異的，這說明不同的污染成分所對應(yīng)的相關(guān)波段也是不同的。這些廢水成分電磁波長主要對應(yīng)紅外線，所以它們對水污染狀況最終反映在紅外輻射光譜所對應(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，進而實現(xiàn)對其的動態(tài)監(jiān)督[5]。

3.4 熱污染

工業(yè)用水在排放的過程中，如果沒有對沸騰的廢水進行冷卻除污染處理，會使水環(huán)境中的溫度隨之飆升，水環(huán)境中的生物生長環(huán)境發(fā)生變化，其生命力就會出現(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溫度變化進行有效監(jiān)測。溫度變化的地方會直觀呈現(xiàn)在熱紅外像上，熱污染在水環(huán)境中的污染趨勢也會表示出來，相關(guān)人員可以將其作為依據(jù)，還要進行實地考察，進而對水體溫度采取冷卻措施。

4 結(jié)語

遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用越來越廣泛，要體現(xiàn)出其更多的應(yīng)用價值，就要對遙感技術(shù)相對應(yīng)的模型進行研究和開發(fā)，使其能與水體物質(zhì)監(jiān)測相對應(yīng)。

[1]徐曉娟.水環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用價值[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)測中的應(yīng)用研究[J].江西化工,2005,(04):49-51.