论遥感技术在水环境监测中的应用价值

金超+李毅

摘要：我国水环境的污染情况日益严重，对水环境进行监测工作已经刻不容缓。遥感技术作为探测性质的监测技术逐渐发展并成熟。通过对遥感技术的概念和原理的介绍阐述，引出其在水环境监测领域中的重要作用和贡献，如对水体富营养化和水体浑浊度监测中的应用。概括了遥感技术在监测工作中具有的明显优势和应用价值及未来发展。

关键词：遥感技术；水体环境监测；水体污染；应用价值

1.遥感技术简介

自二十世纪六十年代以来，遥感技术作为一种探测性质的仪器逐渐发展起来。而遥感这一词汇，首先是出自美国的海军研究局等单位。遥感技术利用其特点，不必与检测的对象进行接触行为而是利用电磁波来进行作业。其通过由探测对象反射回来的电磁波，进行集中归纳处理以实现最终成像。简言之，遥感技术是以各种有传感功能的仪器为核心，以此对远距离、难接触的对象所反射的电磁波的信息进行收集处理并最后由成像系统成像，从而对检测目标进行综合的探测和判定。在由美国提出遥感的概念后，于1962年在美国被正式用于实践当中。对于物体反馈的特征光谱通过吸收、反射和辐射的原理，由于不同物体的情况不同，遥感技术便利用这种原理对目标进行正确判断。

当前，使用较多的遥感数据有：SPOT卫星的HRV数据和陆地卫星的MSS，TM影像数据，后者在应用中最为多用，其信息量丰富，使用方便。遥感技术通过获取信息、储存信息并对其进行输送和处理，利用任何物体都有光谱特性的工作原理，对所检测的物体做出正确的判断和识别。目前，遥感技术主要使用光谱波段来检测气象云层和海底的鱼群等；使用绿光波段来检测土壤和地下水等；使用红光波段来监测水的污染等；使用红外光波段来监测土地资源和矿物资源等等。

作为一个综合技术，遥感技术在监测领域有着重要的地位和应用前景，对各类环境有着越来越多的实际应用，并作出了重大的贡献。

2.遥感技术在水环境中的应用

传统的水环境的监测技术是通过对各类水体中的污染物和各种杂志进行水样分析，利用复杂的仪器和化学分析方法进行技术分析，从而评价其水体的水质指标。传统的水质监测方法有着较高的精度和准确度，但是费时费力，并且其最大的弊端在于，人为所能够得到的水样并不能够代表整体的水平和整体环境。即使是系统水样的分析也难以代表整体水体环境的情况，故不能满足大量的复杂的水质监测技术的需要。

遥感技术在水环境监测领域中的应用中，优点明显，具有能够监测较大范围和立体监测的特性，这有利于对大区域环境的监测中对生态环境的动态变化进行及时反馈。其次，遥感技术相比于传统水质监测分析技术，能够一次性获得海量的信息，并且在高效率运作的前提下能够利用飞行的便利条件来保证获得足够的图像资料等，因此能够极大地加快监测工作的进度。另外，遥感技术通过电子传感器和电子计算机来对所获得的信息进行传到和接受，处理和解译以及成像工作，其重要意义在于能够对水环境的监测工作实现大跨度的现代化飞跃。

遥感技术在水环境监测中应用时，适应能力强，表现在它能够获得利用常规水质监测方法难以获得的资料，例如，对原始深林的监测和对地下水体、冰川、沼泽等的监测。因此我们说，遥感技术具有穿透作用，对于常规条件下无法触及到的研究对象，遥感技术可以方便地获取信息，经济合理并且实用性高。最后，遥感技术的动态监测功能也是一般常规水质监测所不能的。遥感技术能够获得比较准确的水体环境动态变化的资料，通过周期性地对范围较大的区域进行实时监测，故其在实现监测的动态性上有着重要意义，例如对水体污染的检测。

水环境对于人类是至关重要的，是人类赖以生存的有限的资源。我国的水环境日渐恶化，水体污染日益严重，因此，对水环境的监测工作具有重要的意义。在对水环境进行监测时，遥感技术能够根据水温的不同，水体中悬浮物杂质如泥沙等的含量的不同，有机体如藻类的含量的差异等，通过遥感成像来判断水体污染的严重程度等级。收到污水的水体和清洁的水体在性质上差异十分明显（在遥感技术中主要利用二者的反射率的差异），而这些差异都能够利用遥感技术所反映出来，故遥感技术在水环境监测中的应用越来越广泛。

目前，遥感技术主要应用于对水体的富营养化、浑浊度等方面。

a.遥感技术在水体富营养化监测中的应用

水体富营养化是氮和磷等营养元素含量超标的水体，导致水中的浮游生物如藻类等大量滋生。浮游植物中的叶绿素与可见光和红外光之间有着比较特殊的陡坡效应，叶绿素高的区域反射率所在的峰值大，该显著的因果关系是利用遥感技术来对水体富营养化程度的判断原理。利用该工作原理不仅能够判断所监测水体的富营养化程度，还能判定水体富营养化的区域范围。

b.遥感技术在水体浑浊程度监测中的应用

水体的浑浊程度大部分来自于悬浮物和胶体，其中悬浮物的贡献最大。由于水中悬浮物的影响，导致水体对自然情况下的太阳光有一定的吸收和散射作用。由此，再根据水体本身所具有的光谱反射的特征，遥感技术便利用了水体的这种差异，变现为其在光谱影像上的不同，来判定水体浑浊的程度。研究表明。随着水体中悬浮物数量的增加，即水体的浑浊程度的增加，其光谱衰减系数会不断增大，这就意味着其对光的透过性由最易透过的波段（0.5um）逐渐向红色的区域转移。而且，随着水体中泥沙含量的增加以及悬浮颗粒的粒径的增大，入射到水体中的光被水体散射的深度会变浅，而水的反射率变会提高，那么反射的峰值也会从蓝光区域逐渐向绿光区域甚至是黄光区域转移。因此，利用遥感技术来对水体环境的浑浊度进行监测时，通过其所拍摄的水体图像，并对图像上面波峰出现的位置所在的光谱区域进行观察，便可以方便地了解水体浑浊的程度。

3.结论与展望

遥感技术在水处理领域的监测应用日益增多，其优势明显，并且结果的准确度和精确度都较高，已经成为不可代替的一种大环境监测方法。目前，单一的遥感资料技术已经不能满足人类对环境监测的日益复杂和大量的要求了，于是遥感技术也正在从单一转向多相多数据的复合型综合技术。遥感技术利用多数据和多相处理来对各种类型的水环境进行监测和跟踪，监测及时并且准确，能够有效的反映水体受污染的情况，还可以对污染源的位置的判定、水体中污染物的大致种类和污染物在水体中所经历的扩散趋势等作出结论，特别是对大面积、难监测的环境能够对其进行整体分析，在水环境乃至整個大环境体系的监测中优势明显，未来有很高的发展展望。

参考文献：

[1]梁伟鹏.遥感技术在水环境监测中的应用[J].科技资讯.2011，19：108.

[2]张伟华.遥感技术在水环境及大气环境监测中的运用探析[J].百家争鸣.2016，12：105-106.

[3]刘红，张清海，林绍霞等.遥感技术在水环境和大气环境监测中的应用研究进展[J].贵州农业科学.2013，41（1）：187-190.

作者简介：

金超（19940927-）男，汉族，浙江海宁，身份证号：330481199409271816，本科生，研究方向：地理信息科学

李毅（19970120-）男，汉族，浙江省建德市，身份证号：330182199701203714，本科生，研究方向：地理信息科学endprint