3S技術在水質監測中的應用淺談

摘要:3S技術以其实时、快速的分析能力,动态仿真能力与强大的空间信息分析与管理能力广泛应用于环境监测领域的各个方面,尤其是在水质监测。在河流水质监测领域,3S技術应用于河流泥沙、富营养化、工业污染和水体热污染等领域。在海洋水体监测方面,3S技術应用于河口泥沙规律研究、海水监测、海温监测、海况监测、海洋初级韩国a片力及渔场监测、海洋污染监测等方面。  
关键词: 3S技術   环境监测    水质监测    
引言:在环境监测领域,将传统的环境监测技術与现代信息技術有机结合 , 是
當前城市環境監測研究的重要手段之一]
1[。而環境監測從單一的環境分析發展到物理監測、生物監測、生態監測、遙感、衛星監測,監測範圍從一個斷面發展到
一個城市、一個區域、整個國家乃**全球]
2[。也迫切需要引進一種先進的分析技術。而3S技術的産生于發展,爲環境監測由微觀的轉變創造了條件,實現了信息從靜態到動態的轉變
]
3[。例如Lathrop等利用Land-sat25的TM數據評價了
Green彎和Central湖的水質變化情況]
4[;Lavery P 等利用遥感技術的Land-sat
圖像分析水質達到監測的目的
]
5[;陳群等利用TM數據建立了估算葉綠素a濃度
的模型等]
6[。一些學者運用3S技術與環境監測技術相結合的方法對某些流域的額總氮、總磷、顆粒態磷和可溶性磷的監測]
9~7[。 
1  “3S”技術 
3S技術是指地理信息系統技術(GIS)、遙感(RS)、和全球衛星定位系統(GPS)。是一種空間信息獲取、存儲、跟新、分析和應用的關鍵技術]
10[。在
實際的環境監測應用中,GPS主要用于實時、快速地提供目標地、物理坐標、爲獲取的空間及屬性信息提供准確或實時的地理位置及地面高程模型]
11[。RS是環境研究的主要信息來源,一般通過遙感圖像來實現。遙感圖像是地面景觀物體按照一定比例尺縮小了的立體模型,真實、客觀、連續地記錄了地表物體的總體與個體的信息特征。隨著RS處理技術的進步和虛擬現實技術的不斷發展,還可實現動態仿真,提高調查效率與環境監測精度]
12[。在环境监测中,GIS强大的空间信息管理与分析功能是进行区域环境和资源动态分析,建立动态数据库的**佳手段,是综合处理与分析多源时空数据的理想平台。GIS能通过对多源的信息综合、复合图像处理及其三维图像显示技術的综合应用,把现实生活中的种种信息与反映地理位置的图形信息有机地结合在一起。在实地监测及模型模拟的情况下,GIS还可以迅速地完成多维、多元复合分析,能使我们快速分析出某一特定区域环境的综合信息,为生态环境的专题研究、规划和其他与之相关的决策提供了一套强有力的信息处理工具。 2  3S技術在水环境监测的应用遙感監測水質參數的原理主要是被汙染或含有某種物質的水體具有獨特而區別于潔淨水體的光譜特征。諸如水中懸浮物、藻類、化學物質、溶解性有機物等水體組分,因影響光的反射、吸收和後向散射而在遙感圖像上反映出來,從而我們可以根據其在圖像上的反映推斷出水體的水質參數
]
13[。 
例如:城在城市水環境監測中。廢水由于水色與懸浮物千差萬別,故特征曲線上的反向峰位置和強度也不大一樣。對廢水汙染一般用多光譜合成圖像進行監測,結合GIS中的城市基本圖件還可對城市廢水的擴散進行研究。此外,系統綜合利用RS、GPS及常規監測技術,以GIS爲信息處理平台,還可實現對城市水域分布變化和水體沼澤化、水體富營養化、泥沙汙染等進行監測
]
14[。 
施建強]
15[以太湖流域的多源水环境监测信息为对象,以 GIS 和 Visual Basic 为工具,运用所收集的大量的基础地理数据,水质专题数据,遥感数据和多媒体数据开发了太湖水环境监测信息管理系统。能够提供实时性强、真实准确的水质参数信息,并能实现快速查询、综合分析等操作,为水环境管理、发展预测、规划决策等提供可靠依据。水环境多源监测信息在地理信息系统中集成并分析,使区域水环境状况的表达和可视化更加直观、快速、实时和有效。 3  3S技術在水质监测中的应用 
  3.1  3S 技術在河流、湖泊水环境监测中的应用 
在河流与湖泊水中,由于清洁水的光吸收能力强,反射率低,使得清洁水与污染水在遥感影像的颜色色调不同。水体总体反射率较低,在波长0.5μm~0. 7μm处相对较高,0. 7μm之后由于水体红外光吸收严重,反射率很低。对于水域分布变化,选用1. 55μm~1. 75μm的多时域影像为宜。沼泽化在多时域图像上反映为水体面积缩小,从水体向边缘呈规律变化,显示出程度不同的植被特征
]
16[。  
当水体中泥沙含量增加会使水的反射率提高。随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加,水体反射量也逐渐增加,反射峰亦随之向长波方向移动,即红移。由于水体在0. 93μm~1. 13μm附近对红外辐射吸收强烈,因而反射通量降低,受水分瑞利散射效应干扰,不适宜作为悬浮泥沙浓度的判定波段。定量判读悬浮泥沙浓度的**佳波段为0. 65μm~0. 85μm
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