遥感技术在水生态环境管理的应用探究

摘 要：现阶段的水生态环境管理中广泛应用遥感技术，以红外遥感技术、无人机遥感技术、微波遥感技术、高光谱遥感技术为主。为持续提高水生态环境管理水平，应该注重遥感技术的推广应用，重点监测与分析悬浮物质、水质、水温、藻类水华、水体深度这些关键信息，确保各种遥感技术得到科学有效的应用，助力水生态环境管理水平的提高。为此，概述了遥感技术，介绍了水生态环境管理中常用的遥感技术，并从水体浑浊度检测、水体热污染检测等方面探究了遥感技术在水生态环境管理的应用。

关键词：水生态环境管理；遥感技术；红外遥感技术；水体浑浊度

中图分类号：X87 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

水是生命之源，保护水资源一直都是社会的共识。当前阶段，党和国家更为重视水生态环境的改善与管理，要求持续加大水污染防治力度，开展科学有效的水生态环境管理工作。当前，为了切实做好水生态环境管理工作，应注重多措并举和多种技术手段的综合利用，其中，遥感技术是广泛应用的技术手段，对水生态环境管理具有重要意义。针对当前突出的水环境问题及水生态环境改善要求，如何应用遥感技术为水生态环境管理提供强有力的支持是当前重点探究问题。结合已有的文献资料，进一步分析探讨了遥感技术在水生态环境管理的应用。

1 遥感技术的概述

遥感技术是重要的探测技术，可以探测与识别地面各种景物，具有多方面的优越性。所应用的遥感技术是以电磁波的理论为主，在各种传感仪器的支持下，可以对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集与处理，并且最终成像。现阶段，遥感技术的应用已经十分广泛，可以用于军事侦察、地图测绘、气象观测，且由于传感器正在向电磁波谱全波段覆盖，使得遥感技术定量化与精确化处于不断提升的状态。

遥感技术之所以发挥出重要作用，是因为有先进有效的传感器设备，无人机、飞机、卫星等载体均可安装传感器设备。传感器设备通过发挥作用，能够有效捕捉来自地球表面的电磁辐射，以微波、可见光、红外线为主，所形成的数据信息发挥重要作用，如基于数据信息而生成图像与地图。当前，城市规划领域、农业领域、水资源管理领域、气象学领域、地质学领域、环境监测领域都注重应用遥感技术。在应用遥感技术的过程中，遥感技术有以下5个方面的特点。

第一，遥感技术可以实现远距离感测。应用遥感技术时能够全面且全过程地获取地表信息，且不需要直接与目标区域产生接触，因此，遥感技术可以在无法轻易进入的地区得到有效应用，如可以在沙漠、高山、海洋、森林等地区获得有效信息[1]。

第二，遥感技术可以实现多光谱数据处理。在应用遥感技术的过程中，各种传感器可以捕捉多个波长的电磁辐射，包括红外线、可见光、微波在内的多光谱数据，丰富的多光谱数据可以应用于不同领域[2]。

第三，遥感技术可以实现数字化与自动化。在处理和分析遥感数据的过程中，可以重点依赖于计算机技术手段，能够实现自动化处理，且在这一基础上可以生成所需要的数字化地图和信息，使遥感数据发挥出重要作用，可用性和精确性均值得肯定。

第四，遥感技术可以实现时间序列数据。基于遥感技术所获得的遥感数据能够用于生成时间序列，研究者可以随时间的演变对地表特征情况进行观察。当前主要是自然灾害、植被季节性变化、城市扩张。

第五，遥感技术可以实现大范围覆盖。当前，遥感技术可以较容易地获取到广大地区的遥感数据。因此，在监测和分析大规模地理信息数据中要考虑遥感技术的推广应用，确保遥感技术可以成为监测和分析大规模地理的有力工具。

2 水生态环境管理中常用的遥感技术

2.1 红外遥感技术

当前，在水生态环境管理中，红外遥感技术应用广泛。红外遥感技术主要依赖红外波段，其波长范围为0.77～1 000 μm，重点利用“不同物质对红外波段的电磁辐射有不同的吸收特性”这一性质原理，评估水体中不同成分的红外光谱特征，并对水体的污染类型、污染程度进行分析评价。

同时，水生态环境管理较为关注水温，强调对水体的表面温度进行有效测量，确保可以达到监测水温变化的效果，这一过程中需要应用到红外遥感技术。当前，红外遥感技术可以对水温变化进行有效监测，有助于动态掌握水体的热动力特性，如掌握水体温度的梯度变化与季节性变化。在反映水中的溶解物质和悬浮物含量时，红外遥感技术能够有效捕捉到水体的颜色信息，为技术人员识别水体中的杂质和藻类水华提供支持，有助于早期发现水体异常情况。并且，当前的水生态环境管理中强调确定出具体的污染物，而红外遥感技术对不同污染物表现出高度敏感性，通过红外遥感技术更容易对水体中的污染物进行监测分析。

此外，红外遥感技术能够对红外波段和近红外波段的信息、可见光的信息进行具体分析，如此可以形成和提供多光谱数据，有助于更好、更快地对水环境的变化和特征进行分析论证，如反映出植被分布、水体类型、土地利用的具体信息[3]。

2.2 高光谱遥感技术

高光谱遥感技术的显著优势是可以获得连续图像资料与较窄波段，广泛应用于水生态环境的监测与管理。相较于传统遥感技术，高光谱遥感技术具有连续谱这一特点，可以连续且全面地获取到水生态环境的数据信息，且获得的数据信息具有详尽、精确的优势，甚至可以将水生态环境的每个细节及变化情况直观且完整地反映出来。水生态环境管理中高光谱遥感技术的应用及优势集中体现在以下3个方面。

第一，高光谱遥感技术被广泛应用于水质监测中。其重点是对水体的三大特性进行监测，即散射特性、吸收特性、反射特性，并在此基础上对水质进行评估。值得注意的是，当物质不同时，其在不同波长的光谱上可以呈现出不同的光谱特征，因此借助高光谱遥感技术可以对水体中的污染物和溶解物质进行准确识别及动态分析。

第二，在水色监测中，高光谱遥感技术可以对水体的颜色信息进行准确且全面的捕捉，动态监测水色的变化情况[4]。水体颜色在很大限度上可以反映水中藻类水华、悬浮物、其他杂质的分布情况。因此，应用高光谱遥感技术能对水生态环境进行评估，有助于及时发现水体异常的风险及问题。

第三，高光谱遥感技术可用于监测海岸线的位置和变化。借助高光谱遥感技术可以对不同地物（主要包括海水、植被、岩石、海滩等）的光谱特征进行监测分析，及时了解并掌握海岸线的动态变化情况。

2.3 无人机遥感技术

在无人机遥感技术中，重点是利用无人驾驶飞行器有效且高效地采集遥感数据。当前，地球上的观测卫星数量不断增加，但卫星传感器存在可用性较低、分辨率较低的问题，而应用无人机遥感技术可以获取到更为准确的数据，且数据信息的分辨率较高。其在水生态环境的监测与管理中达到低空飞行的效果，能够有效监测到小尺度的水体特征[5-6]。

相较于卫星，无人机遥感技术可以更好地满足水生态环境的监测与管理的具体需求，如水生态环境出现严重污染事件时，相关部门可以指挥无人机及时飞往目标区域进行监测作业，获取实时有效数据，为水生态环境的污染治理提供依据[7-8]。与此同时，在应用无人机遥感技术时，可结合实际情况进行装备和配置，促使无人机遥感技术发挥出最大价值，如可以灵活配置相机、遥感传感器等其他设备。此外，在水生态环境的监测与管理中，应用无人机可以有效避免大气散射问题与云层遮挡问题，即使是在恶劣天气条件下，也可以确保无人机遥感技术有良好的适用性，能有效完成水生态环境数据的采集[9]。

当前，在水生态环境管理中要注重无人机遥感技术的推广应用，且必须要求无人机遥感技术可以提供高质量的监测数据，即监测数据具有灵活性强、高分辨率、快速响应、成本较低这些显著特点，切实有效地支持水生态环境管理活动。

2.4 微波遥感技术

微波遥感技术是一种能够进行远距离监测和识别的遥感技术，其波长范围为1～10 000 m。在实际应用微波遥感技术的过程中，依托微波传感器对不同物质所发射的电磁辐射信息进行精准捕捉与获取，并基于所获取的数据信息对所存在的物质进行判读与识

别[10-11]。当前在水生态环境管理中，微波遥感技术应用广泛，尤其是在水体监测、洪水分布等活动中。

微波遥感技术的穿透性很强，可以有效穿透土壤、云层、植被，因此可以在识别水体的过程中应用微波遥感技术。在海岸线信息的获取中，可以借助微波遥感技术重点获取到海岸线的形状信息、位置信息、变化信息，所获取的信息可以应用于海岸线管理、海岸生态系统保护。在监测洪水分布这一方面，可以在不同的季节与天气条件下应用微波遥感技术监测洪水分布情况，重点监测水体的高度与面积，实现对洪水的快速预警。

总体而言，微波遥感技术不易受天气条件影响，当进行水生态环境的全天候与多季节的监测及管理时，优先考虑应用微波遥感技术。

3 遥感技术在水生态环境管理的应用探究

3.1 水体浑浊度检测中遥感技术的应用

在水体浑浊度的检测与管理中，传统技术存在一定的局限性，诸如获得检测结果的时间较长，且检测范围复杂，检测效果不佳。而应用遥感技术检测水体浑浊度，其核心原理是结合物体自身的光谱反射特征得到水体浑浊度的数据信息，并根据光谱影像的差异对水体浑浊度进行判断与分析[12]。

相关研究结果显示，光谱的衰减系数会直接受到水体中悬浮物质数量的影响，极易穿透的波段可以从0.50 μm向红色区域逐渐移动。当前已经确定出水体浑浊度与散射率之间的关系，即当水体浑浊度分别是0%、10%、30%、50%、80%、90%时，散射率分别为18.2%、19.8%、22.4%、28.7%、35.9%、47.8%，观测波段分别为460、580、700、820、960、1 200 nm。当水体浑浊度较高时，入射光散射的深度会变浅，所对应的反射率增加，此时获取水体浑浊度数据信息的难度会降低。

3.2 水体热污染检测中应用遥感技术

在水生态环境管理中，水体热污染检测与治理是一大重点，要求在水体热污染检测中对各种污染物质的数目与种类进行监测，在此基础上系统且综合分析水体。当前在水体热污染检测中注重遥感技术的推广应用，先是利用遥感技术获取到水体热污染的信息，然后对污染元素进行准确辨别[13-14]。各种污染元素可以对水体造成影响，水体的热污染存在一定的差别，通常是水体中的污染物数量可以增加，基于遥感技术的探测功能与识别功能，可以提高污染元素辨别的准确性。此外，遥感技术可以全面检测水体热污染，在相关软件平台的支持下可以绘制出关于水体热污染的曲线，直观形象地呈现出水体热污染的数量与物质。热污染等级与曲线变化之间有特定的关系，当热污染级别为0、10、30、50、80、90时，曲线变化幅值分别为0、27.2、35.9、47.8、64.6、70.2，曲线特异性分别是无、一般、一般、突出、突出、突出。因此，在水体热污染检测中应用遥感技术时，要强调应用遥感技术准确反映水体污染物等级，并结合检测过程中所获得数据信息绘制遥感曲线，但要注意将遥感曲线特异性的误差严格控制在2%以内。

3.3 其他领域中应用遥感技术

除在水体热污染、水体浑浊度的检测中应用遥感技术，在积雪覆盖调查与管理、地表水体动态监测与管理、湿地资源与管理等方面也可应用遥感技术。在积雪覆盖调查与管理中，遥感技术代替气象台站，调查积雪的分布范围和面积，获取积雪纯度、积雪湿度、积雪深度等信息[15-16]。在地表水体动态监测与管理中，以湖水面分布范围为例，应用遥感技术可以调取湖水面不同分布范围的遥感影像，直观地对比分析湖面动态变化的影像及数据，并与气象站的气象观测资料相结合，从而更好地分析湖面变化成因。在湿地资源与管理中，重点应用遥感技术实时监测湿地种类及数量，切实发挥好遥感技术的诸多优势（包括获取信息快、信息量大、观测范围广、人为干扰因素少、更新周期短等）。此外，在提取湿地边界、湿地动态变化监测、湿地分类的过程中也应该注重遥感技术的推广应用。

4 结束语

在生态环境监测及管理中应高度重视遥感技术的推广应用，切实发挥好遥感技术的各方面优势，助力生态环境管理水平的提高。当前，遥感技术已有效地应用于生态环境管理中，相关部门在注重对成熟经验做法进行推广应用的同时，也应进一步探究遥感技术应用于生态环境监测及管理的要点，从而确保遥感技术处于有效的应用状态，为水生态环境管理提供助力。

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