遥感技术在水环境监测中的应用

杨 凡

（江苏省苏力环境科技有限责任公司，江苏 南京 210036）

在工业化发展、城市化水平提高、人口增长等多重压力下，我国总体水环境遭遇了前所未有的破坏。因此，为进一步保障国家水安全，我国相关部门加强了对水环境的监测工作，并在实际操作中为提升水环境监测的准确性以及工作效率，开始将遥感技术应用在水环境监测中[1]。近年来，遥感技术被不断应用于各类水环境监测当中，为提高监测效率，实现动态化水环境监测，提升遥感技术应用效果，本文对遥感技术在水环境监测中的应用进行分析，希望能够为遥感技术的应用提供参考。

1 遥感技术及其应用优势

1.1 遥感技术概念

遥感技术是在当前科技背景下的一种新型探测技术，具有极高的实用价值，可以应用在不同监测领域中，发展前景广阔[2]。遥感技术是一种基于物体电磁波的监测技术，由于不同物体的电磁波不同，让监测者可以借助遥感技术在不接触目标的前提下，对目标的电磁波情况进行收集记录，并进行分析，从而得出初步判断，以此来为后续政策的制定以及策略执行提供依据。遥感水环境监测方法避免了传统监测方法虽然精度高，效果好，但检测效率慢的问题，以及必须运用各类仪器进行样本监测工作流程的弊端，是新时期水环境监测采用的主要技术。伴随航空技术发展，遥感技术开始与航空航天技术进行结合，技术人员将遥感技术应用在飞机、卫星等设备中，从而实现了对地面数据的探索。在航天技术的加持下，遥感技术可以实现大范围的目标探测，同时还可做到短时间内多次探测同一区域[3]。当前国内遥感技术已经十分完善，成为热门的监测技术之一。不仅在水环境监测中广泛使用，以进行水质监测，同样在林木领域、土壤环境监测中也得到了大范围使用。现阶段，环境监测领域的遥感技术，主要包括可见光遥感技术、微波遥感技术等多个类型。

1.2 遥感技术应用优势

首先是适应性好。在地球上有很多地区，诸如冰川、沙漠、沼泽等地区，无法使用传统的监测技术，环境监测难度大。凭借遥感技术远程监测的特点，可以让监测者不直接接触监测目标便能获取相应数据信息。其次，追踪性强。遥感技术可以实时对监测物体的数据信息进行监测分析，及时了解环境情况。同时遥感技术还可实现对污染情况的追踪，持续收集有关数据，技术人员通过对技术分析，了解污染类型以及发展趋势，能够及时制定相应的控制措施。再次，信息收集效率高。传统监测技术需要通过对样本进行分析，以获得环境情况，虽然传统监测方法精度高，但耗时较长，缺少信息获取效率。而遥感技术可与航空航天技术进行结合，安装在飞行器以及卫星等设备中，实现在高空对地面信息的采集，采集的数据信息可以实时传送到计算机中，并进行分析获得所需资料。最后，监测范围广。遥感技术在与航空航天技术进行结合后，可以在高空对地面信息进行收集，相较于传统监测手段，遥感监测技术的监测范围更广，凭借飞机、卫星等设备进行监测，克服传统监测技术地理位置局限。

2 水环境监测遥感技术应用原理

2.1 应用原理

在遥感技术中，存在两种不同的数据状态，即可通过水体反射率的差异，将相关信息传输至传感器，并利用传感器得出相应的光谱反射情况，随后根据水体组分以及监测结果之间的联系，最终得出水体情况。遥感技术监测的指标有多种，一般情况下主要包括水体透明度、溶解物、悬浮叶绿素浓度等，本文主要对常用的两个指标，溶解性有机物以及叶绿素浓度进行分析。溶解性有机物是水中溶解性有机物，化学成分常出现在水环境监测中，它是由腐烂物质所释放的大量酸性物质引起的。随着溶解性有机物含量的增高，水体颜色会呈现黄绿色直至绿色。遥感技术主要是根据水体光学反射波长为基数加以测算，得出水中溶解性有机物含量。此外，由于水体中叶绿素会影响光谱特征，因此，遥感技术也可监测水体的富营养化情况。叶绿素是分析水质变化的指标之一，当水体出现富营养情况，水体中的叶绿素含量将随之增高。同时叶绿素也是水体悬浮物分析的指标之一。由于工业的发展，导致我国在早期出现极为恶劣的水体富营养化问题，因此，在当代社会，水体中的叶绿素含量也是在进行水环境监测时的重要指标。使用遥感技术进行水环境中叶绿素情况进行监测，当叶绿素检测出现反射峰以及吸收谷，表明该水体存在一定的富营养化情况。因此，当水环境出现富营养污染问题，水体反射率愈高，反射峰值也会发生变化；污染体中小颗粒直径增加，会导致对应散射系数增大，提高反射率，由此便可得出水环境的富营养化污染情况。

2.2 应用流程

利用遥感技术进行水环境监测的常规应用流程是数据导入、定位复设置、图像纠正、图像划区、反射率计算、平滑滤波、图像掩膜建立、应掩膜、建立环境模型库、水质反演。利用遥感技术判断水质好坏，可利用以下几种方法。首先是理论法，该种方法是依照相关理论，利用遥感技术收集监测区域的电磁波，并使用公式测算水中杂质含量。这种方法简单直观，但也存在弊端，例如，仅仅依靠公式计算，较为单薄，会导致最终计算出的杂质含量出现误差，影响水环境治理效果。其次是经验法，此种方法需要收集地面水质的参数以及遥感数据信息，并对上述两个数据信息进行对比，创建相应模型，随后使用模型计算水质情况。此种方法是在对比的基础之上成立的，虽然可以计算出水中杂质含量，但由于模型建立时两组数据之间的关联性不够，导致最终的模型应用效果不高。最后是半经验法，此种方法是随着遥感技术应用程度不断深入而发展起来的一种新型监测方法。此种方法利用遥感技术通过收集水质情况，估算水质特征，最终使用相关数据进行计算，可以在短时间内实现复杂水质的推演，计算准确度相对较高，应用效果好，是现阶段较为常用的一种测算方法。

3 水环境监测遥感技术具体应用方式

3.1 悬浮固体物质监测

水质环境中，悬浮固体物质增多会影响水环境的浊度以及光学性质，因此在使用遥感技术对水环境污染程度进行分析时，可以对悬浮固体物质含量进行判断。水体本身对波长较长的红外线具有良好的吸收性，所以可以使用一定波长的红外线对水质悬浮物固体含量情况进行监测。在数据分析中，监测人员可以通过对设备传回的信息进行收集，分析水质的浓稠度以及光学性质，最终得出准确的悬浮固体含量信息。另外根据设备传输的红外波段以及监测信息，监测人员可以分析两者之间的关系，并由此得到数学模型，随后通过模型进行计算，求得最为真实的浓度信息。在进行污染物浓度、悬浮物浓度分析时，可以使用光谱综合分析法对悬浮物浓度进行分析，从而让监测人员更好地掌握悬浮物在水环境中的分布特征以及浓度情况。

3.2 油污监测

在水污染问题中油污问题是最为严重的问题之一，直接影响水环境的生态平衡。油污监测是利用遥感技术进行水环境监测的主要监测对象。在利用遥感技术进行油污监测时，可以使用红外遥感技术、紫外遥感技术、可见光遥感技术等三种技术进行测算，从而得出被监测区域的污染物含量，并根据监测结果，建立计算模型。监测人员可以根据遥感监测分析数据，确定污染物来源，并有针对性地对污染物源头进行分析治理，从而消除或缓解水环境污染。不同的遥感技术所适用的环境不同，因此，监测人员在使用遥感技术对油污进行监测时，可针对污染物特征有选择性地确定所需使用的遥感技术，使所得的遥感结果最贴近真实情况，为后续污染物治理提供数据支持。

3.3 水体富营养化监测

水体富营养化的一个重要标志就是悬浮固体物质大量繁殖，水体环境恶化。在利用遥感技术进行水体富营养化监测中，技术人员大都会借助可见光以及近红外波段进行监测。之所以采取此种监测手段，主要是这些悬浮固体物质体内含有叶绿素，叶绿素会对近红外波段产生陡坡效应，由此便可得知，水环境浮游植物大体的反射光谱特征。在实际操作中，技术人员可以使用合适的红外波段，监测水中悬浮物情况，收集数据，并使用相应模型进行反演，推演结果就是水体污染物的含量情况。在这一流程中技术人员必须建立有效的计算模型，确保最终结果的准确性。

4 结论

本文对水环境监测中遥感技术的应用进行分析，对遥感技术以及遥感技术的应用优势进行概述，分析遥感技术的应用原理以及应用流程与方法，以及在水环境监测中的应用范围。相信随着遥感技术的不断完善，其在水环境监测中的应用也将愈发广泛，在监测工作中，技术人员还需灵活利用该技术，了解不同技术的应用特性。通过合理使用遥感技术，进一步提升该技术的应用水平，提高监测结果的准确性，帮助后期水环境治理工作提供数据，综合提升治理效果。