遥感技术在滇池水质动态监测中的应用

李倩媚，常仲伟，陈任翔，毕京佳

中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083

0 引言

滇池的水质污染从70年代后期开始，进入80年代水质污染逐渐加重，到了90年代后，污染速度明显加快。全湖性蓝藻水华暴长，大面积的浮藻堆积，厚度可达几十厘米，这严重影响到了滇池的水体以及旅游景观。1999年为了使世博会能够成功举办，让滇池的水体旅游景观得到明显改善，政府于当年4月实行了滇池蓝藻的清除应急计划[2]。而在2000年，草海的污染情况又出现回升。所幸外海的主要污染数据变化不大，水质保持相对稳定。

虽然滇池水质加剧恶化的情形在一定程度上得到了遏制，局部区域的水质也有所改善，但是滇池污染的发展趋势仍未得到根本的改变。

1 水体中悬浮物浓度的遥感定量监测

1.1 原理

从水体视反射光谱响应的曲线中可以得到一条规律:不同的水质其主要区别体现在ETM和TM的1～4波段中，而在第4波段后其对各种水质就不敏感了。据云南环境科学研究所赵碧云等人对滇池水体中悬浮物含量与各个波段灰度值所做的相关性分析，可以知道，滇池总的悬浮物浓度与b4/b1的相关性最好，其相关关系为:总的悬浮物浓度=-64.678+352.736(b4/b1)[3]。

1.2 分析结果

经过PCI的波段比值(b4/b1)分析和MATLAB的图像处理，得到下面几幅图像，分别反映了1989年、1992年、2000年和2006年滇池总悬浮物的浓度情况。

图1

通过对比1989年、1992年、2000年和2006年的滇池总悬浮物的浓度情况可知，1989年滇池的悬浮物含量较低，到了1992年，悬浮物含量迅猛增加，明显比1989年的含量高出很多。2000年，滇池的悬浮物含量又大幅度下降，情况有所缓解。2006年，虽然悬浮物浓度在缓缓增加，但与2000年相比，增加幅度很小。

2 水体中叶绿素A浓度的遥感定量监测

2.1 原理

红波段是叶绿素的主要吸收波段，反映了不同植物的叶绿素的吸收情况。因为各波段都受到入射光强的影响，所以选取4波段比3波段所得到的值作为子因子，将能够有效的消除入射光强的影响。建立叶绿素A的自然对数与b4/b3之间的关系模型，即:Ln叶绿素A=8.5097-2.1357/(b4/b3),它们的相关系数达到了0.857，为显著相关关系[4]。

2.2 分析结果

经过PCI的波段比值(b4/b3)分析和MATLAB的图像处理，得到下面几幅图像，分别反映了1989年、1992年、2000年和2006年滇池叶绿素A的浓度情况。

图2

通过对比1989年、1992年、2000年和2006年的滇池叶绿素A的浓度情况可知，1989年滇池的叶绿素A含量不高。1992 年，其叶绿素含量明显高于1989年的含量。到了2000年，叶绿素A的含量同样有所下降。2006年滇池的叶绿素A浓度又开始增多。

3 水体中透明度的遥感定量监测

3.1 原理

为能了解滇池全湖水体的透明度情况，以达到实时、快速的目的，需对滇池全湖水体的透明度与不同波段的遥感值之间的关系进行关联度分析。

滇池水体的透明度主要受到水体中叶绿素的影响。据分析[5]，滇池水体的透明度与b4波段的关系是:Ln透明度=1.4321+46.73/b4，据此所建立的遥感模型，其指标的相关性很好，其相关系数达到了0.720，透明度的遥感定量分析模型与其实测值也达到较好的拟合程度。

3.2 分析结果

经过PCI的波段提取和MATLAB的图像处理，得到下面几幅图像，分别反映了1989年、1992年、2000年和2006年滇池透明度情况。

图3

通过对比1989年、1992年、2000年和2006年滇池的透明度情况可知，1989年滇池的水体透明度很好，1992年其水体的透明度急剧下降。2000年，透明度大幅度提高，情况好转。但到了2006年，滇池的透明度又再次下降，明显低于2000年的透明度。

4 结论

滇池叶绿素含量和悬浮物成正比关系，和水体透明度成反比关系，由此可以知道，滇池的污染主要体现为以蓝藻污染为主。通过查阅资料可知，蓝藻的爆发成因主要是水体氮和磷的富营养化。所以要治理滇池主要是要严格控制含氮、磷元素的污染物的排放量。

通过对比1989年、1992年、2000年及2006年各污染指标可以监测到:1992年滇池污染为特别严重时期。从2000年到2006年变化污染状况略有好转。通过查阅各时期的滇池水质资料，证明上述结论和实际变化基本相同。

[1]杜为静.汉石桥湿地水质遥感监测研究[J]，2007

[2]赵碧云，等.滇池水体中叶绿素A含量的遥感定量模型[J].云南环境科学，2001，20(3):l-4.

[3]解亚龙，等.滇池悬浮物污染丰度的遥感检测分析[J].昆明理工大学学报（理工版）， 2006，31(4).

[4]赵碧云，等滇池水体中叶绿素A含量的遥感定量模型[J].云南环境科学，2001，20(3):l-4.

[5]赵碧云，贺彬，朱云燕，袁国林.滇池水体中透明度的遥感定量模型研究[J].环境科学与技术，2003，26(2).