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

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

近年来,随着我国社会经济的快速发展,城市规模的日益膨胀,城市居民人口的快速增长,城市污水排放量急剧增加,导致城市黑臭水体大面积出现。城市河流黑臭问题目前已经成为我国许多大中城市突出的环境问题。与黑臭水体常规地面监测手段相比,遥感技术获得的监测信息具有时间和空间上的相对连续性,动态范围大,不仅有助于从区域层面把握黑臭水体特征,而且有利于及时、全面掌握黑臭水体的发生、发展与演变迁移过程,因此可节省大量人力、物力和时间花费。

以卫星遥感为主要手段的天地一体化黑臭水体遥感识别研究具有重要意义。本文以北京、长春和沈阳三个典型北方城市,杭州、无锡和常州三个典型南方城市黑臭水体区域为试验区,经过多次野外水体综合试验,获取了黑臭水体水质参数、表观光学量和固有光学量等数据,并构建了我国典型城市黑臭水体光学特性数据库,基于这些数据开展了三个方面的研究工作:黑臭水体水质参数特性分析、表观光学特性分析和固有光学特性分析,并提出了两种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别模型。本文主要取得的研究成果是:(1)分别分析了重度黑臭、轻度黑臭和一般水体固有光学量、表观光学量和水质参数特性,为识别模型构建奠定了基础;(2)基于实测遥感反射率首次建立了分类决策树,先划分了重度、轻度和一般水体三个大类,进一步将重度黑臭和轻度黑臭按照光谱特征细分为多个类

别;(3)提出一种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别方法—饱和度法,选取合适阈值进行黑臭识别,并对结果进行精度验证,结果表明,该方法可以有效地识别研究区域黑臭水体和一般水体;(4)提出一种基于实测遥感反射率的黑臭水体识别方法—光谱指数法,选取合适阈值进行黑臭识别,并对结果进行精度验证,该方法可以有效地识别研究区域黑臭水体、轻度黑臭水体和一般水体;(5)改善了《城市

黑臭水体整治工作指南》中重度、轻度黑臭和一般水体的DO、ORP、NH3-N和透明度判别指标。

论文的研究成果是基于国内外内陆水体水色遥感已有相关研究基础,推广至黑臭水体上,为国家有效监管黑臭水体提供技术支持。