遙感技術(shù)在河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；河流水質(zhì)；環(huán)境監(jiān)測；數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：X87 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0062-03

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.016

Abstract： In orderto explore theapplication ofremote sensing technology in river water qualityand environmental monitoring，this paper takesariver waterenvironment monitoring projectin Binjiang district，Hangzhou cityastheresearch object，andanalyzes the specificapplication of remote sensing technology in water qualityand environmental monitoring. Analysis suggests that remote sensing technology can effectively improve the eficiency and spatial coverage of water qualityand environmental monitoring，butitstillneedstobecombined with traditional monitoring methods toensuredata accuracy.Inthefuture，itisnecessary tostrengthentheinnovationofremotesensingdataprocessing technology，promote interdisciplinary technology integration，and further enhance theapplication efectofremotesensing technology in water quality environmental monitoring.

Keywords： remote sensing technology; river water quality; environmental monitoring; data collection

隨著全球水資源短缺和水污染問題的日益嚴(yán)峻，水質(zhì)監(jiān)測成為保障水環(huán)境安全、推動可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法多依賴人工采樣和地面監(jiān)測站點，存在監(jiān)測范圍有限、數(shù)據(jù)更新滯后等局限性。遙感技術(shù)憑借其廣泛的空間覆蓋、實時性和高效性，逐漸成為河流水質(zhì)監(jiān)測的重要工具。遙感影像的采集與分析可以快速、全面地獲取水質(zhì)信息，有效識別水體污染情況。這不僅為水環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)，也促進環(huán)境保護工作的精準(zhǔn)化與智能化。因此，探索遙感技術(shù)在河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。

1河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的具體應(yīng)用

為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的水污染問題，遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測。以杭州市濱江區(qū)某河道水環(huán)境監(jiān)測項目為例，該項目選擇兩條具有代表性的河道進行監(jiān)測，分別為河道1和河道2。河道1周圍有大量的居民區(qū)和小型商業(yè)設(shè)施，而河道2則位于少量工業(yè)企業(yè)的影響范圍內(nèi)[。該項目的核心目標(biāo)是通過多光譜遙感技術(shù)進行快速、精準(zhǔn)的水質(zhì)監(jiān)測。河流水質(zhì)監(jiān)測的具體目標(biāo)是評估水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量，防止水體富營養(yǎng)化引發(fā)藻類暴發(fā)，同時監(jiān)測河道中可能存在的黑臭水體。

1.1采集河流水質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)

在河流水質(zhì)監(jiān)測項目中，數(shù)據(jù)采集是遙感技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項目采用先進的無人機載多光譜遙感系統(tǒng)，配備多個不同波段的傳感器，可獲得高分辨率的多光譜影像數(shù)據(jù)。在適宜的光照條件下，無人機根據(jù)預(yù)設(shè)航線在河道上空飛行，飛行高度控制在 100m 左右，以確保遙感影像的清晰度和精確度。在飛行過程中，傳感器采集的多光譜數(shù)據(jù)涵蓋可見光和近紅外波段，這些波段對水體中的葉綠素、懸浮物等物質(zhì)具有高度敏感性。為了確保遙感數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，項目還采用繩索加水采樣器的方法，每條河道設(shè)置多個采樣點，采集水面下 0.5m 處的水樣。這些水樣被迅速送至專業(yè)實驗室進行化學(xué)分析，以獲取實際水質(zhì)數(shù)據(jù)，如葉綠素a、懸浮物濃度和化學(xué)需氧量。

1.2基于遙感數(shù)據(jù)評估水質(zhì)情況

基于多光譜遙感數(shù)據(jù)，水質(zhì)評估過程需要結(jié)合圖像處理技術(shù)，分析水質(zhì)參數(shù)。首先，項目組將獲取的遙感影像數(shù)據(jù)進行幾何校正，以消除飛行姿態(tài)、地形起伏等因素對影像精度的影響，確保空間定位的準(zhǔn)確性。接著，圖像的輻射定標(biāo)過程將遙感傳感器記錄的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為實際的輻射亮度值，以統(tǒng)一不同波段的輻射量度，便于后續(xù)分析。精確標(biāo)定采樣點在遙感影像上的位置，能夠為數(shù)據(jù)匹配和分析提供有效的空間參考。數(shù)據(jù)處理后，項目組利用特定波段組合和水質(zhì)反演算法，生成河道水體的富營養(yǎng)化程度分布圖。分析結(jié)果表明，河道1約 30% 的區(qū)域呈現(xiàn)輕度富營養(yǎng)化，尤其在靠近生活小區(qū)的排水口附近，水體的氮磷含量較高，為藻類繁殖提供豐富的營養(yǎng)源。而河道2的富營養(yǎng)化情況較輕，僅在靠近工業(yè)企業(yè)排放口的局部區(qū)域出現(xiàn)輕微富營養(yǎng)化現(xiàn)象，這可能與工業(yè)廢水處理后仍殘留一定的營養(yǎng)成分有關(guān)。將遙感數(shù)據(jù)與水質(zhì)實測數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以對河流水質(zhì)狀況進行動態(tài)監(jiān)測和空間分布分析，為水體管理和環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)[2]。

1.3依靠遙感影像識別高污染水體區(qū)域

遙感影像在識別高污染水體區(qū)域方面具有顯著優(yōu)勢。項目組將遙感影像中近紅外波段捕捉的水體反射特征與現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確識別出該區(qū)域的污染熱點。河道1的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該區(qū)域存在一段約 200m 長的黑臭水體，造成這一現(xiàn)象的主要原因是長期的污水排放和水流不暢。這些因素導(dǎo)致水體中的有機物質(zhì)大量積累，經(jīng)過厭氧分解后，釋放出惡臭氣體，如硫化氫，進而使水體呈現(xiàn)黑臭狀態(tài)。相比之下，河道2整體水質(zhì)較好，但在某些低洼地段，水流交換緩慢，水體呈現(xiàn)出較差的感官性狀，存在一定的黑臭風(fēng)險。

2河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)應(yīng)用效果提升的建議

2.1加強技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，開發(fā)高性能、強適用的傳感器

為了提升河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用效果，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新的投人，通過與科研機構(gòu)、企業(yè)的合作，促進高性能傳感器的研發(fā)，以提高遙感系統(tǒng)監(jiān)測河流水質(zhì)變化的敏感度和精準(zhǔn)度。同時，傳感器還應(yīng)具備較強的適應(yīng)性，能夠在不同的水質(zhì)條件下穩(wěn)定運行。例如，針對高濁度水體或黑臭水體，應(yīng)研發(fā)適用于特定波段的傳感器，以便準(zhǔn)確反映水體中污染物的濃度。不僅如此，還應(yīng)當(dāng)深入研究河流生態(tài)環(huán)境特點，結(jié)合不同區(qū)域、不同季節(jié)的水質(zhì)變化規(guī)律，優(yōu)化傳感器的光譜響應(yīng)范圍和靈敏度，使其精準(zhǔn)捕捉各類水質(zhì)參數(shù)的細(xì)微變化[3]。

2.2引入人工智能技術(shù)，提高水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)精度和處理效果

在遙感技術(shù)應(yīng)用中引入人工智能技術(shù)，可以顯著提升水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度與處理效果。首先，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)當(dāng)搭建數(shù)據(jù)采集與分析平臺，整合遙感數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，構(gòu)建水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的智能化系統(tǒng)。通過深度學(xué)習(xí)和機器學(xué)習(xí)算法，可以對海量遙感影像數(shù)據(jù)進行高效分析，自動識別和分類不同的水質(zhì)污染類型[4。其次，人工智能技術(shù)能夠優(yōu)化遙感數(shù)據(jù)的處理流程，如自動化的數(shù)據(jù)清洗、噪聲消除和特征提取等，減少人工干預(yù)和錯誤，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。此外，基于人工智能的預(yù)測模型可以實現(xiàn)水質(zhì)變化的實時預(yù)警，分析水體中營養(yǎng)鹽、懸浮物、藻類等污染物的動態(tài)變化趨勢，提前預(yù)測潛在水質(zhì)問題，進而采取有效的防治措施。環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)加強與科技企業(yè)和研究機構(gòu)的合作，推動人工智能在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的智能化水平，從而提升整體監(jiān)測效能。

2.3建立分層監(jiān)測體系，加密監(jiān)測站點設(shè)置

為了提高遙感技術(shù)在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)建立分層次、覆蓋全面的監(jiān)測體系，并加密監(jiān)測站點的設(shè)置。首先，應(yīng)根據(jù)河流的流域特征、污染來源及水質(zhì)變化情況，設(shè)計不同層次的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。在重點污染區(qū)域，如工業(yè)排放口和城市污水排放點，應(yīng)設(shè)置高密度的遙感監(jiān)測站點，以便實時捕捉水質(zhì)變化。其次，在遙感監(jiān)測的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合地面監(jiān)測點的布設(shè)，進行多源數(shù)據(jù)的融合分析，形成立體化的監(jiān)測網(wǎng)[5。通過分層監(jiān)測體系，有效提高對河流水質(zhì)的監(jiān)控精度與時效性。同時，加密監(jiān)測站點設(shè)置，尤其是在復(fù)雜水體或流域范圍較大的地區(qū)，彌補遙感數(shù)據(jù)在某些細(xì)節(jié)方面的不足，增強監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的可靠性。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，可以通過無人機等靈活的監(jiān)測方式，在難以到達或不易覆蓋的區(qū)域，進行靈活、高效的水質(zhì)監(jiān)測，以提高整體監(jiān)測的廣度和深度[。

2.4依據(jù)實際監(jiān)測情況，科學(xué)聯(lián)用其他監(jiān)測技術(shù)

遙感技術(shù)具備廣泛的應(yīng)用潛力，但在一些特定條件下仍存在局限。為此，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)根據(jù)實際監(jiān)測情況，科學(xué)聯(lián)用其他監(jiān)測技術(shù)，以彌補遙感技術(shù)的不足。一方面，可以將遙感技術(shù)與地面水質(zhì)傳感器結(jié)合使用。通過在監(jiān)測點布設(shè)水質(zhì)傳感器，實時監(jiān)測水體的化學(xué)需氧量、氮、磷濃度等關(guān)鍵指標(biāo)，將地面數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)融合，為水質(zhì)評估提供多維度的支持[]。另一方面，可以結(jié)合傳統(tǒng)的水樣采集與分析方法，采用遙感數(shù)據(jù)進行長期趨勢分析和空間分布研究，以提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

2.5定期組織專業(yè)培訓(xùn)，提高監(jiān)測人員綜合能力

為了確保遙感技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測中的有效應(yīng)用，環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)定期組織專業(yè)培訓(xùn)，提升監(jiān)測人員的綜合能力。首先，應(yīng)制定系統(tǒng)的培訓(xùn)計劃，涵蓋遙感數(shù)據(jù)處理、圖像分析、設(shè)備操作等方面的內(nèi)容，確保監(jiān)測人員掌握必要的專業(yè)技能。其次，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)緊跟技術(shù)發(fā)展步伐，及時引入最新的遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法，以保持監(jiān)測團隊的技術(shù)領(lǐng)先性。最后，環(huán)境監(jiān)測部門還應(yīng)鼓勵監(jiān)測人員進行跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，如人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的培訓(xùn)，以提升其數(shù)據(jù)分析和問題解決能力。定期的專業(yè)培訓(xùn)不僅能提高監(jiān)測人員的技術(shù)水平，還能夠增強其對監(jiān)測設(shè)備的操作熟練度，減少因操作不當(dāng)導(dǎo)致的技術(shù)故障或數(shù)據(jù)偏差，從而保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

2.6完善設(shè)備維護體系，加強遙感設(shè)備更新養(yǎng)護

遙感技術(shù)的有效應(yīng)用離不開設(shè)備的穩(wěn)定運行，因此環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)建立完善的設(shè)備維護體系，加強遙感設(shè)備的更新與養(yǎng)護。首先，應(yīng)建立健全設(shè)備維護管理制度，明確設(shè)備維護的責(zé)任主體、維護周期、維護內(nèi)容和操作規(guī)范，確保設(shè)備維護工作有章可循。其次，要加強維護人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高其對遙感設(shè)備的故障診斷和維修能力，確保設(shè)備出現(xiàn)故障時能及時修復(fù)。此外，要設(shè)立設(shè)備維護專項資金，保障設(shè)備日常維護、零部件更換以及定期校準(zhǔn)等工作的順利進行。最后，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注遙感技術(shù)發(fā)展動態(tài)，根據(jù)河流水質(zhì)監(jiān)測的實際需求和設(shè)備運行狀況，制定合理的設(shè)備更新計劃，及時淘汰性能落后的設(shè)備，引入先進的遙感監(jiān)測設(shè)備，提升監(jiān)測工作的質(zhì)量和效率。

3結(jié)論

遙感技術(shù)在河流水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用為水質(zhì)管理提供創(chuàng)新型手段，能夠高效、準(zhǔn)確地識別污染區(qū)域并監(jiān)測水質(zhì)變化。然而，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來仍需要進一步完善相關(guān)技術(shù)體系。環(huán)境監(jiān)測部門應(yīng)加強對遙感技術(shù)與其他技術(shù)的融合應(yīng)用，推動人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的深度結(jié)合，以提高監(jiān)測的精度和實時性。同時，加強設(shè)備更新與人員培訓(xùn)，提升技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用能力，為水環(huán)境保護和治理提供更加科學(xué)、有效的支持。

參考文獻

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