分析城市黑臭水体遥感监测与筛查研究进展

隋明祥

摘要：城市黑臭水体是水体污染的一种极端现象，也是目前较为突出的城市环境问题。传统黑臭水体监测主要依靠地面人工测量，耗时费力，加上采样点位布置数量和监测频率有限导致传统黑臭水体检测方式对城市黑臭水处理效率低下，效果不理想。大数据支持下的遥感监测技术能够提升城市黑臭水治理成效。为此，文章结合城市黑臭水出现原因机理以及遥感监测技术在城市黑臭水治理中的原理，具体分析应用遥感检测技术优化处理城市黑臭水的策略。

关键词：城市黑臭水;遥感技术;筛查研究进展

中图分类号：TP311        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）31-0243-02

城市黑臭水体主要是指在城市建设区内部存在的令人作呕的水体统称，黑臭是水体有机污染发展的一种极端现象，一般是由于水体缺氧和有机物的腐败导致的，在城市化的发展进程下，城市黑臭水污染问题已经成为城市发展建设需要解决的问题之一。城市黑臭水体通常分布范围较广，河宽一般较窄，易受到两岸环境的影响。在检测黑臭水体污染的时候，传统的地面采样监测方式获取的河道水质信息十分有限，在一定程度上加大了黑臭水体的监测难度。遥感技术以其宏观、大面积同步观测以及持续观测的特点能够为城市黑臭水体污染治理提供重要手段的支持，辅助使用大数据和地理信息系统则是能够在以往的基础上进一步提升城市黑水污染治理成效。

1 城市黑臭水體的成因和机理

从2015年开始，环境保护部门卫星环境使用基地开展了地区城市黑臭水遥感监测施工操作，在具体施工操作中，卫星基地应用高分辨率的卫星数据信息来收集各种类型的遥感数据信息，之后根据北京地区的黑臭水水体综合治理名单开展了一系列遥感监测和空间解剖处理工作。从遥感监测数据图像中可以发现，北京地区的黑臭水体总体长度是280.75km，有80%左右的成分是轻度黑臭水体，剩下的都是重度黑臭水体。结合遥感数据信息显示，地区的黑臭水体数量较多的是集中在通州地区，黑臭水体的长度和面积也达到了最大。在对地区黑臭水体出现和快速发展原因进行综合比对分析之后发现，城市黑臭水体的成因具体表现在以下几个方面：

河段水量少、拦流坝建造等致使水体活动不畅，构成水环境容量差，污染物不易分散，易构成黑臭河段。北京地区常年少雨，区域水资源较少，加上一些河段上游的河水被拦截，使得地区水资源的应用经常出现紧缺的问题，污染物在凝聚之后很难在短时间内分散，由此易构成黑臭河段。在河道沿岸脏乱差、雨污混流、废水直排、农业面源污染等致使污染源很多，加上上游来历及内源不易根治，由此形成黑臭河段。另外，黑臭河段大多坐落城乡接合部地带，政府部门没有对河道污水的治理提供必要的监督管理，一些河段发作之后产生的臭气无法在第一时间得到及时处理。

2 城市黑臭水体遥感监测

2.1 基本概述

遥感可以概括为借助光、热、无线电波等电磁能量来探测地物特性的科学。随着全国各城市数字化进程的发展，高分辨率遥感影像和数字航空影像为“数字城市”的建设提供了丰富的数据源。遥感技术以其高分辨率和特点能够对城市黑臭水体进行全过程的监测。

2.2 遥感技术在城市黑臭水监测中的应用

黑臭水体是一种浑浊的污染水体类型，在正常的彩色遥感图像上可以发现，黑臭水体一般会呈现出灰绿色的特点。 应用遥感技术，在接近红外谱段的范围内就能够发现黑臭水体和正常水在色泽上体现的差异性特点，之后通过构建相应的地区水体遥感识别算法能够了解到黑臭水体的分布情况。用于城市黑臭水体治理的城市遥感动态监测管理系统以地理信息技术为基础，以3S技术一体化应用为基本核心，结合专业遥感处理软件ENVI，能够实现对城市范内区域、街道、重点对象的影像特征的采样和分析。另外，在了解地区空间信息和特点的基础上，应用ArcGIS Engine叠加分析、缓冲区分析等功能实现对多时相城市航空影像数据之间、遥感影像数据与规划编制、规划审批成果之间的比对分析，及时了解城市的土地利用变化情况，结合实际提出有针对地黑臭水体遥感监测策略。

城市黑臭水体遥感总体筛查情况如图1所示，根据图一发现在遥感系统的作用下能够清楚地了解到黑臭水体的空间分布和形成原因。在借助遥感技术分析各地区黑臭水体污染实际情况的基础上下一步需要进一步开发和验证地面水的水质情况，并按照相关规范完成相应的实地验证工作，选取城市典型区域开展星地野外同步试验，打造光学遥感识别和分级黑臭水体模型，全面把握黑臭水体的实际情况。

根据卫星遥感技术的应用情况发现，卫星遥感在本质上是一种遥远感知，主要是应用天上的卫塔来对电磁波仪器设备进行分析，在远离目标和非接触目标物体的情况下来探测目标物体。根据局检测范围和波段情况可以将遥感具体划分为紫外线遥感、可见光遥感、红外遥感等。

2.3 地理信息系统在黑臭水治理中的应用

在治理黑臭水体的过程中，为了能够更好地确定黑臭水体的地理位置，可以借助地理信息系统来将黑臭水体的地理位置信息统计整合在一起。首先，利用地理信息系统来及时获取重要的信息，实现信息共享。通过地理信息系统的应用能够在地图上获取所需要的各类信息，实现对各类信息的合理优化配置，具体涉及的信息包含电力通信信息、天然气信息、自来水管道信息、地表水使用情况信息等。在地理信息系统的作用下能够实现对这些信息的统一化整合处理，节省工程时间。其次，打造黑臭水综合治理网站。城市黑臭水综合治理人员还可以利用网络电脑来获取相应的数据信息，完成重要数据信的输入和现场报告处理。最后，借助地理信息系统提升对城市黑臭水的综合治理成效。在地理信息系统的作用下， 信息存储能力不再受到外界环境的限制，室外工作人员可以利用电脑来获取黑臭水治理现场的各类信息。同时，在地理信息系统的作用下，管理人员能够根据输入管线的出入口号码或者街道名称来选择有针对地黑臭水治理策略。

2.4 高空间分辨率遥感技术监管整治工程进展

高空间分辨率主要是指遥感图像上能够具体细分的最小单元的尺寸和大小，通过高空间分辨率能够表征影像分辨地面目标细节的指标。目前卫星遥感的空间分辨率已从最开始几十公里的气象卫星图像逐步发展为目前更高级别的高分辨率图像。

从高空间分辨率影像应用发展实际情况来看，这类分辨影像主要以国外的商业卫星为基本研究对象，成本价格较高，无法满足全国范围内的城市黑臭水精细化治理和监测要求。在高分系列、资源卫星的不断发展下，城市黑臭水工程得到了进一步发展，在多个阶段都取得了相应的发展成绩。高分遥感监测图像字啊城市黑臭水整治之前的河段疏通、淤泥清理、河道改道等方面都有着十分广泛的应用。

3 城市黑臭水体遥感监测未来发展

遥感监测技术在使用的过程中体现出监测范围广泛、使用成本费用低廉、发展速度快的特点，在河水污染治理和环境保护等领域得到了充分的应用。在高光谱、空间卫星传感器的不断完善下，遥感技术能够实现对城市污染水的综合化、动态化监督管理，通过这种监督管理及时发现黑臭水体，提升黑臭水体的综合治理成效。但是从发展实际情况来看，黑臭水体遥感监测技术的研发和使用仍然处于一种初步发展阶段，在具体发展的过程中仍然面临大量技术和业务问题需要解决。城市黑臭水体遥感监测的未来发展还需要进一步优化以下几个方面的工作：第一，打造完善的以溶解氧为基本指标的评价体系。城市黑臭水体的治理关键是采取有效措施改善水体的溶解氧情况，让水体逐渐恢复健康。为了实现这个目标，需要相关人员积极借鉴大数据技术形式以水体的溶解氧为基本核心，打造包含透明度、色度等多项指标的黑臭水体综合评价指标。第二，应用综合手段治理黑臭水体。黑臭水体出现的本质原因是污染物的输入超过了河流的承载力。为了能够平衡和降低这种污染，需要相关人员在黑臭水以往治理方法的基础上补充其他技术手段。第三，采取有效措施改善生态条件。通过增加河流水的生态条件能够在一定程度上改变城市水体氧气缺乏的问题，有效防止水体被外界污染物的污染。第四，打造路边绿化带，提升水资源的自我净化能力。在治理黑臭水体的时候相关人员需要采取有效的措施严格控制有色有味气体的排放，并在岸边进行绿化改造，成立河道保洁效果良好的长效性运行管理机制。 在岸边植物、沉水植物的综合应用下能够改变水生态系统的物质流动方式，使得地区发展能够拥有更多自净能力良好的水体。

4 结束语

综上所述，遥感手段在黑臭水体的综合整治、监测和评价方面具有范围广、速度快、成本低等优势，能够为各个地区黑臭水的筛查、管理、整治提供重要支持，促进城市黑臭水体的治理成效。为此，在未来，需要相关人员积极应用遥感技术、大数据技术、地理信息系统等进行城市黑臭水体的综合治理。

参考文献：

[1] 张列宇，王浩，李国文，等.城市黑臭水体治理技术及其发展趋势[J].环境保护， 2017， 45（5）：62-65.

[2] 潘伊，周春何.浅谈城市黑臭水体整治技术[J].绿色环保建材， 2017（6）.

[3] 王旭，王永剛，孙长虹，等.城市黑臭水体形成机理与评价方法研究进展[J].应用生态学报，2016， 27（4）：1331-1340.

[4] 曹红业.中国典型城市黑臭水体光学特性分析及遥感识别模型研究[D].西南交通大学， 2017.