水环境遥感
遥感技术应用于水环境监测
遥感技术应用于水环境监测遥感技术是一种通过卫星、航空器和遥感平台等远距离无接触手段获取地球表面信息的技术。
在水环境监测中，遥感技术具有独特的优势和应用前景。
本文将介绍遥感技术在水环境监测中的应用，并探讨其优势和未来发展方向。
一、遥感技术在水质监测中的应用1. 水体传统监测方法的局限性传统的水质监测方法主要依赖于采样、分析和检测等手段，存在取样点有限、数据更新滞后等问题，且无法实现全面的、大范围的监测。
而遥感技术可以通过遥感影像获取水体的空间分布和时序变化信息，能够克服传统监测方法的局限性。
2. 遥感技术在水体富营养化监测中的应用富营养化是目前全球面临的重要水环境问题之一。
通过遥感技术可以获取水体中的蓝藻和浮游植物等生物参数，以及水体中的溶解有机物浓度等信息，可以实现对水体富营养化程度的监测和评估。
3. 遥感技术在水体污染监测中的应用水体污染是另一个需要重视的水环境问题。
遥感技术可以获取水体的反射光谱特征，从而实现对水体中悬浮物、有机物和重金属等污染物的快速监测和评估。
同时，遥感技术还可以通过红外遥感和高光谱遥感等手段，实现对水体中的湖沼水体蓝藻水华等问题的监测。
4. 遥感技术在水体水色监测中的应用水色是水体的一种外观属性，可以反映水体中溶解物质、悬浮物质和藻类等的浓度和组成。
遥感技术可以通过获取水体的遥感影像，提取水色特征参数，从而实现对水体水色的监测和分析。
二、遥感技术在水环境监测中的优势1. 可实现全面、大范围的监测遥感技术可以通过获取遥感影像，覆盖范围广泛，可以实现对较大范围水体的监测，从而获取全面的信息。
2. 高时空分辨率遥感技术可以实现对水体的高时空分辨率监测。
通过卫星遥感和航空摄影等手段，可以获取高分辨率的遥感影像，实现对水体的时序变化和空间分布的精细监测。
3. 监测成本低相比传统的采样、分析和检测等手段，遥感技术的监测成本相对较低。
通过遥感影像可以获取大范围的信息，并且可以实现数据的自动化处理和分析，提高监测效率。
基于遥感技术的水质环境监测与评价
基于遥感技术的水质环境监测与评价一、引言随着工业化和城市化的快速发展，水质环境问题逐渐突出，水污染已成为人民关注的焦点问题之一。
如何有效的监测和评价水质环境，已成为一个重要的课题。
传统的监测方法需要准确的人工采样和实验分析，耗时耗力，造价高昂，效率低下。
随着遥感技术的发展，它已成为了有效的水质环境监测与评价手段之一。
本文将介绍基于遥感技术的水质环境监测与评价方法。
二、水质环境参数的获取对于水质环境监测和评价，关键是如何获取水体中的环境参数。
遥感技术可通过反射和散射等原理获取水质环境参数，主要包括以下几个方面：1.透明度：水体的透明度是指水体内部的光线透过水体外表反射回来的能力。
透明度反映了水体深度，透过水体的光线的质量和数量，及水体中有机和无机物质的含量等。
根据透明度的变化可以评价水体的深度和杂质浓度。
遥感技术可以通过反射率等指标判断水体的透明度，并得出相关的环境参数。
2.浑浊度：水体的浑浊度是指水中悬浮颗粒和溶解物质造成的水体混浊现象。
浑浊度的高低反映水体内颗粒物质和无机物质的浓度。
遥感技术主要通过由于颗粒与水体的折射率差异，而造成的颜色差异和遥感图像的色度、亮度等指标，判断水体的浑浊度并得出相关的环境参数。
3.藻类含量：水体中的藻类含量是水体生态系统和水质评价的重要指标之一。
高藻量会导致水体富营养化、透明度降低等不良后果，造成生态环境和水资源的破坏。
遥感技术可以通过反射率和荧光指标等指标判断水体中的藻类含量。
例如，地球卫星快中红波段可以探测到叶绿素的荧光信号，从而间接反推出藻类的含量。
三、水质环境参数的评价通过获取水质环境参数后，需要对其进行评价。
评价水质环境的方法主要分为两种：一是根据环境参数指标阈值进行评价，二是根据现场观测和评估进行评价。
在这两种方法中，遥感技术可以根据获取的环境参数和其他参数对水质环境进行评价和分析。
1.阈值评价方法阈值方法是应用广泛的一种水质环境评价方法。
通过设定水质环境参数的阈值，来评价水体的优良程度。
水环境污染遥感监测(共24张PPT)
5.水体富营养化监测
Байду номын сангаас
5 水体富营养化
5.水体富营养化监测
• 水体富营养化：当大量的营养盐进入水体后， 在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在 藻类死亡分解过程中消耗大量的溶解氧，从 而导致鱼类和贝类的死亡。
• 反映水体富营养化程度的主要因子是叶绿素 a
• 由于浮游植物体内含的叶绿素对可见光和近 红外波段具有“陡坡效应〞,使那些浮游植物 含量高的水体兼有水体和植物的反射光谱特 征。
学模型 0mg /L,属于重度污染。
国家标准地面水环境质量标准 污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混和稀释的特点
三、水污染遥感监测方法
• 经验方法：基于遥感波段数据和地面实测数 据的相关性统计分析,选择最优波段或波段组 合数据与地面实测水质参数通过统计分析得 到相关模型,进而反演水质参数。
• 半经验方法：根据机载成像光谱仪或野外各 种光谱仪测量的水体光谱特征,选择估算水质 参数的最正确波段或波段组合,然后选用适宜 的数学方法建立遥感数据和水质参数间的定 量经验性算法。
• 分析方法：代数法、非线性优化法、矩阵反
四、水污染遥感监测分类
1 泥沙污染 2 石油污染 3 废水污染 4 热污染
染源。
异常对水环境化学现象进行分析评价。需要 三、水污染遥感监测方法
水体富营养化：当大量的营养盐进入水体后，在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在藻类死亡分解过程中消耗大量的溶解氧，从而导致鱼 类和贝类的死亡。
了解水环境化学现象与遥感图像的色调之间 在热图像上，热水温度高，反射能量多，呈浅色调；
使用热红外传感器,能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源。
污染分类
?水环境石油类污染遥感识别模式及其应用?黄妙芬等
遥感在水环境监测方面的应用对国家的意义
随着社会经济的快速发展，水资源的保护与管理已经成为国家生态文明建设的重要组成部分，而遥感技术在水环境监测方面的应用对于国家的意义也变得愈发重要。
本文将从多个方面探讨遥感在水环境监测方面的应用对国家的意义。
一、水资源的重要性1. 水资源是生命之源，也是国家生态建设和可持续发展的基础。
无论是农业生产、工业制造还是居民生活，都离不开水资源。
而水的质量和数量的保护与管理对于国家的发展具有重要意义。
二、遥感技术在水环境监测方面的应用2. 遥感技术可以通过卫星、飞艇等高空评台获取整体的、动态的水资源信息，包括河流水系、湖泊水体以及海洋海域等。
遥感技术在水资源监测与管理方面具有独特的优势。
3. 遥感技术可以获取水体的温度、叶绿素含量、浊度、PH值等多种关键参数，实现水质的快速监测和评估。
利用遥感技术监测水质的变化趋势，可以提前预警水环境问题，保障水资源的安全和健康。
三、遥感技术在水环境监测中的应用意义4. 遥感技术可以实现水资源的动态监测，实时获取水资源信息，帮助国家及时了解水资源的变化情况，并进行合理的规划和管理。
5. 通过遥感技术获取的水资源信息可以为国家相关部门提供科学依据，制定有效的水资源保护与管理政策。
这有助于提高水资源的利用效率，保障人民生活用水和农业灌溉水的供应。
6. 遥感技术还可以监测水域环境变化、水生态系统的健康状况，及时发现水污染和环境问题，减少水环境事件的发生，维护国家生态环境的安全。
四、遥感技术在水环境监测中的实际应用案例7. 我国长江流域的水资源监测。
长江是我国重要的水生态系统，遥感技术被应用于长江流域的水资源保护和管理，实现了流域范围内的水资源信息的动态监测，为流域生态环境保护和水资源管理提供了科学的数据支持。
8. 印度河上游水质监测。
遥感技术被应用于印度河上游地区的水资源监测，利用遥感技术获取河水的温度、叶绿素含量等参数，实现了水资源的上线监测与预警，为保护印度河上游地区的生态环境作出了重要贡献。
遥感水文_精品文档
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只有在较大程度上直接或间接影响水体的电 磁波辐射性质的水环境化学物质（如泥沙、 叶绿素、有机质等）才有可能通过遥感技术 加以探测，并非所有水环境化学研究的内容 都可以辅以遥感手段。
水环境遥感数据的解释，必需建立在水文过 程机理基础上，不能只通过数学上的数值相 关得出结论。
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水深
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含沙量
浑浊水体的反射波谱曲线整体高于清水，水色随浑浊度增加，由蓝 色向绿色、黄色转变。 随泥沙浓度加大，波谱反射峰值向长波方向移动（红移）。 随泥沙浓度加大，可见光对水体的透射能力减弱，反射能力加强。 泥沙的定量遥感一般通过理论模型或经验模型进行反演。
不同泥沙含量水体的反射光谱曲线
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o 作物缺水指数法：作物缺水指数是土壤水分的 一个度量指标，它是由作物冠层温度值转换来 的，是利用热红外遥感温度和常规气象资料来 间接的监测植被条件下的土壤水分
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土壤含水量遥感
• 光学遥感监测土壤水分
o 被动微波遥感：主要是通过微波辐射计获得土 壤的亮温温度，然后通过物理模型反演土壤水 分或与土壤湿度建立经验统计模型
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3 水污染
太湖蓝藻的遥感监测（landsat TM）
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遥感水文存在问题
受到遥感技术自身局限性的制约，应用过程中尚具有 如下问题 ：
(1)遥感的尺度（空间、时间）与研究区水文尺度差别 (2)遥感数据的精度偏低 (3)现行的遥感数据提取水文变量方法应用范围较窄， 缺乏普适性 (4)遥感数据参数化和特征值提取方法尚不完善
o 气象雷达多用于局部短期降雨监测
地表水环境遥感监测关键技术与系统
地表水环境遥感监测关键技术与系统地表水环境遥感监测是利用遥感技术获取地表水环境信息并进行监测与分析的一种方法。
由于地表水环境的复杂性和广泛性，遥感技术成为了一种有效的手段来获取大范围、时空分辨率高的地表水环境信息。
以下是地表水环境遥感监测的关键技术与系统。
1. 数据获取与预处理：地表水环境遥感监测需要获取遥感数据，包括光学影像、雷达数据等。
这些数据需要进行预处理，包括大气校正、几何校正等，以消除数据中的干扰因素，提高数据质量。
2. 水体提取与分类：地表水环境遥感监测的核心是提取水体信息。
通过图像处理算法，可以将遥感影像中的水体与非水体进行分类，得到水体的位置和范围。
3. 水质参数反演：地表水的水质是衡量水环境状况的重要指标，然而水质参数不能直接从遥感图像中获取。
需要利用遥感数据和其他相关数据，通过模型和算法反演水质参数，如浊度、叶绿素-a浓度、总氮、总磷等。
4. 水体动态监测：地表水环境是一个动态的系统，需要不断地进行监测。
遥感技术可以实现对地表水体的动态变化进行监测，如水位、水面面积、水体温度等。
5. 水体污染监测：地表水污染对生态环境和人类健康具有重要影响，因此监测水体污染是地表水环境遥感监测的重要内容。
可以通过遥感技术对水体中的污染物进行监测，如悬浮物、藻类、有机物等。
6. 高时空分辨率遥感数据：为了提高地表水环境监测的效果，需要使用高时空分辨率的遥感数据。
高时空分辨率的遥感数据可以提供更详细的地表水环境信息，对于精细化的监测和分析具有重要意义。
7. 空间数据分析与模型构建：地表水环境遥感监测过程中，需要对大量的遥感数据进行分析和处理。
通过空间数据分析和建立相关模型，可以提取地表水环境变量的信息，为决策提供科学依据。
地表水环境遥感监测系统是将以上技术应用于地表水环境监测的集成系统。
通过整合各类数据和算法，构建起从数据获取到结果分析的一整套流程，并提供可视化和分析工具，以实现地表水环境的全面监测与评估。
如何使用遥感技术进行水体环境监测
如何使用遥感技术进行水体环境监测遥感技术在现代环境科学中扮演着重要的角色，尤其在水体环境监测方面，其应用价值更为突出。
本文将从遥感技术的基本原理、影像获取以及环境参数提取等方面，探讨如何使用遥感技术进行水体环境监测。
遥感技术利用卫星、飞机等载体获取的遥感影像，通过数字图像处理和解译技术，可以获取很多有关水体环境的信息。
首先，我们需要了解遥感原理。
遥感影像是通过电磁波辐射与物体相互作用所形成的图像，根据不同波段的影像可以提取出水质、水温、水体悬浮物含量等关键环境参数。
接下来，我们要了解如何获取遥感影像。
遥感影像可以通过卫星遥感和航空摄影两种途径获取。
卫星遥感主要依赖于遥感卫星，如Landsat、Modis等，它们携带遥感传感器，能够定时定点获取全球范围内的影像。
而航空摄影是利用飞机等载体携带摄影设备对特定区域进行高分辨率影像的获取。
通过这些方式，我们可以获得各种不同空间和时间分辨率的影像。
然后，我们需要讨论如何利用遥感技术提取水体环境参数。
在遥感影像处理中，可以应用多种算法和技术来进行水体环境参数的提取。
比如，通过遥感波段反射率来评估水质，根据遥感影像中的光谱信息，可以获取水体中的叶绿素浓度、水中溶解有机物含量等重要的水质指标。
此外，遥感技术还可以用于测量水温、湖泊面积、河流流速等环境参数。
在应用遥感技术进行水体环境监测时，还需要考虑到数据预处理和模型构建的问题。
数据预处理包括辐射校正、大气校正等，它们可以消除大气和地表干扰对遥感影像的影响，从而提高提取水体环境参数的准确性。
而模型构建则是根据已知环境参数和遥感影像的特征，建立统计或机器学习模型，用于从遥感影像中预测水体环境参数。
除了以上基本原理和方法，遥感技术在水体环境监测中还有许多其他应用和发展。
例如，近年来基于深度学习的遥感图像解译方法逐渐兴起，它通过训练深度卷积神经网络模型来提高遥感影像解译的准确性和效率。
此外，利用多源遥感数据进行水体环境参数监测也是一个研究热点，通过融合不同类型的遥感数据，可以更全面地监测水体环境变化。
遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究
遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究随着人类社会的发展，水资源的管理和保护变得越来越重要。
水环境监测与管理是保护水资源的重要手段之一，而遥感与地理信息技术在这一领域中发挥着重要的作用。
遥感技术是通过获取地球表面的遥感图像数据，来获取地球表面的信息并进行分析处理的一种技术。
遥感技术在水环境监测中的应用主要包括以下几个方面：1. 水体遥感监测水体遥感监测可以通过获取水体表面的图像数据，来对水体的面积、水质、水位等进行监测。
这种监测方式具有非常高的效率和准确性，可以大大提高水环境监测的效率和精度。
2. 水资源遥感调查水资源遥感调查可以通过获取地表水、地下水、湖泊、河流等水资源的遥感图像数据，来对水资源进行调查和评估。
这种调查方式可以快速、准确地获取水资源信息，为水资源管理提供重要的数据支持。
3. 水污染遥感监测水污染遥感监测可以通过获取污染物在水体中的分布情况，来对水污染进行监测和预警。
这种监测方式可以快速、准确地发现污染源和污染物扩散情况，为污染防治提供重要的数据支持。
地理信息技术是一种基于计算机科学和地理学的交叉学科，它主要研究如何采集、存储、处理、分析、显示和传输地理信息。
地理信息技术在水环境监测中的应用主要包括以下几个方面：1. 水环境信息系统水环境信息系统是基于地理信息技术的一种管理系统，它可以对水资源、水质、水位、水文等信息进行集成和管理。
这种系统可以提高水环境监测和管理的效率和精度，为水资源保护和管理提供重要的技术支持。
2. 水资源管理地理信息技术可以通过建立水资源数据库和模型，来对水资源进行管理和评估。
这种管理方式可以快速、准确地获取水资源信息，为水资源管理提供重要的数据支持。
3. 水污染防治地理信息技术可以通过建立污染源数据库和模型，来对水污染进行防治。
这种防治方式可以快速、准确地发现污染源和污染物扩散情况，为污染防治提供重要的数据支持。
遥感技术应用于水环境监测
遥感技术应用于水环境监测随着科技的快速发展，遥感技术在各个领域的应用越来越广泛，其中之一就是在水环境监测中的应用。
遥感技术以其高效、准确的特点，在水环境监测中发挥着重要的作用。
本文将探讨遥感技术在水环境监测中的应用，并分析其优势和挑战。
一、遥感技术概述遥感技术是指通过卫星、飞机、无人机等载体，利用电磁波辐射与物体相互作用的原理，获取目标区域的信息并进行分析。
在水环境监测中，遥感技术主要利用其能够获取水体表面信息的能力，对水体的水质、水面温度、水体悬浮物、叶绿素含量等进行监测。
二、遥感技术在水质监测中的应用1. 水质参数监测：通过遥感技术获取的水质参数，如水体浊度、溶解氧含量、氮磷含量等，可以帮助人们及时了解水环境的变化，为水资源的合理利用提供依据。
2. 水体污染监测：遥感技术可以通过获取水体的颜色信息，分析水体中的污染物质含量，进而判断水体的水质状况是否符合标准，并及时预警和控制水体的环境污染。
3. 水面温度监测：遥感技术可以通过获取水体的热辐射信息，监测水体的温度分布，预测气候变化对水体的影响，为相关决策提供参考。
4. 水体漩涡监测：遥感技术可以通过水面纹理信息的变化，识别并监测水体中的漩涡，为湖泊、水库等水域工程的安全运营提供帮助。
三、遥感技术在水环境监测中的优势1. 大范围监测能力：遥感技术可以同时监测大范围的水域，获取实时的水质信息，为水资源的管理提供全面的数据支持。
2. 高空间分辨率：遥感技术可以获取较高的空间分辨率，可以观测到较小的水域区域，提高了监测效率。
3. 高时间分辨率：遥感技术的高时间分辨率可以帮助人们监测水体变化的趋势，并及时采取相应的措施，维护水环境的稳定与安全。
4. 非接触式测量：遥感技术可以避免传统水质监测中的接触式测量操作，减少人为因素的干扰，提高了监测的准确性和可靠性。
四、遥感技术在水环境监测中的挑战1. 传感器的选择：遥感技术中的传感器选择直接影响到监测数据的准确性和可靠性，需要根据具体需求选择合适的传感器。
湖泊水环境关键要素遥感系列模型实验报告
湖泊水环境关键要素遥感系列模型实验报告湖泊是地球上重要的水资源，对人类生活和生态环境具有重要影响。
湖泊水环境的关键要素是指影响湖泊水质和生态系统的各种因素，包括水温、水质、浊度、藻类浓度等。
通过遥感技术对这些关键要素进行监测和研究，可以提供湖泊水环境的动态变化信息，为湖泊管理与保护提供科学依据。
本文将介绍基于遥感技术实现的湖泊水环境关键要素监测模型，并进行实验验证。
首先，我们需要获取湖泊的遥感影像数据。
遥感影像可以通过卫星或飞机等平台获取，具有全面、连续和多时相的特点，适合用于湖泊水环境监测。
然后，我们需要对遥感影像进行预处理，包括大气校正、辐射定标、几何校正等，以确保数据的准确性和一致性。
在获取和预处理遥感影像数据后，可以开始进行湖泊水环境关键要素的提取。
首先是水温的监测。
水温是湖泊水环境的重要指标之一，对湖泊生态系统和水质具有重要影响。
通过遥感技术可以获取湖泊水表面温度信息，从而实现湖泊水温的监测。
遥感影像中的热红外波段反映了水体的表面温度，可以通过定量计算来获取水温信息。
其次是水质参数的监测。
湖泊的水质参数包括溶解氧、总氮、总磷等指标，对湖泊生态系统和水质具有重要影响。
通过遥感技术可以获取水体的光学特性，如反射率和吸收率等，进而反推出水质参数。
这可以通过光谱分析和数学模型来实现。
浊度是湖泊水环境的另一个重要指标，反映了水体中悬浮物的含量。
通过遥感技术可以获取湖泊的浊度信息，从而了解湖泊水体中悬浮物的分布和变化趋势。
浊度可以通过遥感影像中的反射率和散射率等光学特性来估算。
藻类浓度是湖泊水环境的重要指标之一，对湖泊生态系统和水质具有重要影响。
藻类浓度可以通过遥感技术获取，通过遥感影像中的蓝绿波段反射率可以估算藻类浓度。
藻类含量高的湖泊往往伴随着水体富营养化和蓝藻水华等问题，对湖泊生态环境造成威胁。
通过以上实验验证，我们可以得出结论：基于遥感技术的湖泊水环境关键要素监测模型是一种可行有效的方法。
地表水环境遥感监测关键技术与系统
地表水环境遥感监测关键技术与系统地表水环境遥感监测是利用遥感技术获取地表水环境信息的一种方法，有助于了解地表水体的空间分布、水质变化和水资源的动态平衡。
本文将介绍地表水环境遥感监测的关键技术和系统。
地表水环境遥感监测的关键技术包括遥感图像获取、水体提取、水质参数反演和水资源管理。
首先是遥感图像获取技术。
遥感图像可以通过卫星、飞机和无人机等平台获取，其中卫星遥感图像是最常用的。
通过选择适当的卫星传感器和获取方式，可以获取多光谱、高分辨率和高时空分辨率的遥感图像，以提供更准确的地表水环境信息。
其次是水体提取技术。
水体提取是指将遥感图像中的水体区域与非水体区域进行分割。
常用的水体提取技术包括基于阈值分割、基于波段组合和基于机器学习的方法。
根据不同的应用需求和数据特点，选择适当的水体提取技术可以准确提取出水体的空间分布信息。
然后是水质参数反演技术。
水质参数反演是指通过遥感图像获取水体的光学信息，进而推算水体的水质参数，如浊度、溶解氧和叶绿素-a浓度等。
常用的水质参数反演方法包括基于经验公式、基于模型和基于机器学习的方法。
通过获取水质参数的空间分布信息，可以评估水体的水质状况和水生态环境的健康状况。
最后是水资源管理技术。
水资源管理包括水量平衡计算、水资源评价和水环境规划等。
通过遥感图像获取的地表水环境信息，可以用于水资源管理的决策支持。
通过监测地表水体的空间分布和水质变化，可以评估水资源的分布状况和使用情况，有助于合理分配和保护水资源。
地表水环境遥感监测的系统主要由遥感图像获取子系统、水体提取子系统、水质参数反演子系统和水资源管理子系统组成。
遥感图像获取子系统负责获取多种分辨率和时空分辨率的遥感图像，水体提取子系统负责将遥感图像中的水体区域与非水体区域进行分割，水质参数反演子系统负责推算水体的水质参数，水资源管理子系统负责将获取的地表水环境信息应用于水资源管理。
这些子系统通过数据交互和算法支持实现了地表水环境遥感监测的自动化和计算机化。
水库水环境遥感监测：技术与应用实例
果的可视化展示
细的报告，包括数据来源、处
• 生成遥感监测地图、曲线图
理过程、监测结果等内容
等，直观反映水库水环境状况
• 为决策者提供依据，支持水
库水环境管理和保护
04
水库水环境遥感监测的实例分析
水库水环境遥感监测实例一：某水库水质监测
遥感数据获取
与预处理
遥感图像处理
与分析
遥感监测结果
可视化与报告
• 无人机遥感：利用无人机平台获取高精
度的地球表面信息，如RGB-D数据、热
红外数据等
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遥感图像处理技术
• 图像预处理：对遥感图像进行校正、去
噪、辐射定标等处理
• 图像解译：通过分析遥感图像，提取水
库水环境相关信息，如水质、水位、水量
等
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遥感监测结果可视化技术
• 利用GIS技术进行遥感监测结果的可视
的空间信息，识别水库边界、地形等信息
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遥感图像分析
• 基于统计方法的图像分析：计算遥感图
像的各种统计指标，如均值、方差等
• 基于机器学习的图像分析：利用深度学
习算法对遥感图像进行分类和预测
遥感监测结果可视化与报告生成技术
遥感监测结果可视化
报告生成
• 利用GIS技术进行遥感监测结
• 根据遥感监测结果，生成详
水库水环境遥感监测：技术与应用实例
01
水库水环境遥感监测概述
水库水环境遥感监测的定义与意义
水库水环境遥感监测是一种利用遥感技术对水库水
环境进行实时、动态、大范围监测的方法
水库水环境遥感监测的意义
• 遥感技术：通过无人机、卫星等平台
• 为水库水环境保护和管理提供科学、
遥感地学分析课件——第6章 水环境遥感
悬浮泥沙
水体浑浊
在MSS5像片上呈浅色调,在彩色红外片上呈淡蓝、 灰白色调,染
油膜覆盖水面
在紫外、可见光、近红外、微波图像上呈浅色调, 在热红外图像上呈深色调,为不规则斑块状
废水污染 水色水质发生变化
热污染 固体漂浮物
水温升高
单一性质的工业废水随所含物质的不同色调有差异, 城市污水及各种混合废水在彩色红外像片上呈黑色
6.3 水体污染监测
从原理上说，遥感传感器记录的是地表物体的电磁 波辐射特性（强弱变化及空间变化），因此只有在较大 程度上直接或间接影响水体的电磁波辐射性质的水环境 化学物质才有可能通过遥感技术加以探测，并非所有水 环境化学研究的内容都可以辅以遥感手段。
6.3 水体污染监测
利用遥感技术研究水环境化学包括定性和定量两种 方法。定性遥感方法是通过分析遥感图像的色调（或颜 色）特征或异常对水环境化学现象进行分析评价的，这 往往需要了解水环境化学现象与遥感图像的色调（或颜 色）之间的关系，建立图像解译标志。定量遥感方法建 立在定性方法的基础之上，为了消除随机因素的影响， 通常需要获得与遥感成像同步（或准同步）的实测数据， 以标定定量数学模型。
6.3 水体污染监测
在江河湖海各种水体中，污染物种类繁多。为了便 于用遥感方法研究各种水污染，习惯上将其分为富营养 化、悬浮泥沙、石油污染、废水污染、热污染和固体漂 浮物等几种类型。
6.3 水体污染监测
污染类型
生态环境变化
遥感影像特征
富营养化 浮游生物含量高
在彩色红外图像上呈红褐色或紫红色, 在MSS7图像上呈浅色调
最为突出，效果明显。这是因为，一是水域面积大，变 化快，形态独特；二是水在各波段具有明显的特性；三 是水域演变后多能在原地保留一定湿度和形态， 即“痕 迹”较为明显。因而，在遥感图像上图斑清晰，信息丰 富，较易辨别。 （1）河流、水系变化 （2）湖泊演变 （3）河口三角洲演变 （4）海岸带演变
水环境污染遥感监测
地表水质量标准
• 依据地表水水域使用目的和保护目标将其 划分为五类：
• Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区；
• Ⅱ类 主要适用于集中式饮用水水源地一级 保护区、珍稀鱼类保护区及游泳区；
• Ⅲ类 主要适用于集中式饮用水水源地二级 保护区、一般鱼类保护区及游泳区；
• Ⅳ类 主要适用于一般工业用水及非直接接 触的娱乐用水；
精品课件
四、水污染遥感监测分类
1 泥沙污染 2 石油污染 3 废水污染 4 热污染 5 水体富营养化
精品课件
水污பைடு நூலகம்遥感监测分类
1 泥沙污染 2 石油污染 3 废水污染 4 热污染 5 水体富营养化
精品课件
1.泥沙污染监测
a.浊水的反射率比清水高1.5%~6% b. 0.50~0.55um波段,前者比后者的光谱反射率约高1.5% c. 0.55~0.60um波段,前者比后者约高3% d.0.60~0.75um波段,前者比后者约高4%~6% e.0.75~0.90um波段浑浊河水的反射率为2.5%~5%,而清澈湖 水的反射率几乎趋于零。
• Ⅴ类 主要使用于农业用水和一般景观要求
水域
精品课件
国家标准地面水环境质量标准
精品课件
国家标准地面水环境质量标准
精品课件
一、水环境遥感监测原理
• 水环境的遥感监测是基于污染水的光谱效 应。
• 被污染水体具有不同于清洁水体的光谱特 征,这些光谱特征体现在对特定波长的吸收 或反射,而且这些光谱特征能够为遥感器捕 获并在遥感图像中体现出来
• 定量方法：建立在定性方法之上，需要获 得与遥感成像同步的实测数据，以标定定 量数学模型
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• 经验三方法、：水基污于染遥遥感感波监段测数据方和法地面实测
水环境监测遥感技术的应用
水环境监测遥感技术的应用我国水环境状况不断恶化，提高水环境监测效率的工作势在必行。
传统监测方式存在局限性，在现实需求与现有监测方式不足这一矛盾不断激化的背景下，遥感技术在水环境监测中得到快速而广泛的应用。
随着遥感技术的不断发展，遥感数据的时间、空间和光谱分辨率将越来越高，生态监测的频次、监测容和数据精度也会逐步提高，为遥感技术在水环境监测中的应用提供了更坚固的保障。
1.遥感技术在水环境中的应用遥感是指在不直接接触目标地物的情况下，对目标地物进行远距离探测、识别和获取地物信息的过程，空间中的电磁波、声波、重力场等都可用作遥感，但通常所述遥感是指利用电磁波获取目标地物信息的电磁波遥感。
由于任何温度高于绝对零度的物体均能发射、反射或吸收能量辐射，而且不同物体有不同性质结构，所以不同地物均具有其独特的辐射特性。
同样在水环境监测中，不同温度、泥沙含量、藻类数量、污染程度的水体也都有不同的辐射特性，通常各种水体的特性可以通过遥感图像反映出来。
污染水体具有不同于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在对特定波长的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器捕获并在遥感图像中体现出来。
根据对图像的识别情况，我们就可以获得水体的水质参数或者水体污染状况。
有基于此，遥感技术可以在水环境监测中得到应用。
伴随着社会经济等各方面的快速发展，我国江河湖海的各种水体受污染程度也不断加重，包括生活废水污染、泥沙等悬浮固体污染、石油污染、重金属污染、富营养化污染和热污染等。
中国环境监测总站提供资料表明，我国水环境面临三大问题：①主要污染物排放量远远超过水环境容量；②江河湖泊普遍遭受污染；③生态用水缺乏，水环境恶化加剧。
水污染的现状可以表明，我国水环境污染形势严峻，因此提高水环境监测效率的工作势在必行。
传统方式的水环境监测主要是地面布点采样，然后实验室分析得出结论，这种方式由于受自然条件和时空等因素影响，具有一定的局限性。
例如，在大面积水域的监测过程中，仅仅依赖于监测台站和传统监测方式，很难满足对水体污染监测所需的实时、快速、宏观、准确的监测要求，从而不能全面准确地反映出水体状况。
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研究生课程：遥感地学分析
5.3.1水体富营养化
（2）危害 富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明 度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植 物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶 解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有 害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化， 水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻， 形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质 在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产 生的生物毒素也会伤害鱼类。
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5.2 水资源遥感
水域变化监测
遥感研究自然历史变迁，尤以研究水域的演 变最为突出，效果明显。这是因为，
一是水域面积大，变化快，形态独特； 二是水在各波段具有明显的特性； 三是水域演变后多能在原地保留一定湿度和形态， 即“痕迹” 较为明显。
（1）河流、水系变化 （2）湖泊演变 （3）河口三角洲演变 （4）海岸带演变
5.3.1
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5.1 水体的光谱特性
从水体中得到的遥感光谱信号是多种信号的复合体，它包括 了大气散射及水面、水底的反射以及水体中多种综合因素 的散射辐射。波长为的遥感光谱信号的传播过程如下图 所示 ：
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5.1 水体的光谱特性
由高度为Z的传感器接受到的遥感光谱信号 L可用下式表示：
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5.3 水污染遥感 水污染遥感监测方法：
利用遥感技术研究水环境化学包括定性和定 量两种方法。 定性遥感方法是通过分析遥感图像的色调（或颜 色）特征或异常对水环境化学现象进行分析评价 的。 定量遥感方法建立在定性方法的基础之上，需要 获得与遥感成像同步（或准同步）的实测数据， 以标定定量数学模型。
富营养化 悬浮泥沙
遥感影像特征
浮游生物含量 在彩色红外图像上呈红褐色或紫红色,在MSS7图像 高 上呈浅色调 水体浑浊
在MSS5像片上呈浅色调,在彩色红外片上呈淡蓝、 灰白色调,浑浊水流与清水交界处形成羽状水舌 在紫外、可见光、近红外、微波图像上呈浅色调,在 热红外图像上呈深色调,为不规则斑块状 单一性质的工业废水随所含物质的不同色调有差异, 城市污水及各种混合废水在彩色红外像片上呈黑 色 在白天的热红外图像上呈白色或白色羽毛状,也称羽 状水流 各种图像上均有漂浮物的形态
遥感地学分析
第5章 水环境遥感
杭州师范大学遥感与地球科学研究院 2012
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本章内容
5.1 水体的光谱特性 5.2 水资源遥感 5.3 水污染遥感
水体富营养化 5.3.2 悬浮固体遥感监测 5.3.3 石油污染遥感监测 5.3.4 废水污染遥感监测 5.3.5 热污染遥感监测
1.400
1.870 0.540 1.130 1.200 1.510 1.330 1.200 1.300
1.426
1.794 0.512 1.232 1.292 1.532 1.464 1.216 1.149
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2000年扎布耶盐湖水深反演值图像 （附观测点、点号）
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6 9 10 13 14
2.086 10.930 4.333 -12.308 -5.571 1.857 -4.064 -5.185 9.026 7.666 1.391 10.075 1.333 -11.615
15
16 17 18 19 20 21 24 25
66
17 188 92 84 52 61 94 103
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5Hale Waihona Puke 1 水体的光谱特性
上图和上式可以看出，由于水体的透光性 和水面的反射性，由传感器接受到的水体 遥感光谱信号包含了来自大气、水面、水 体以及水底各个不同层次的光谱信号，是 一个经过了叠加的综合信号。 包括了水体中叶绿素的光谱信号、悬浮泥 沙、污染物、流场等的光谱信号。
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5.3 水污染遥感 水污染种类：
在江河湖海各种水体中，污染物种类繁多。 为了便于用遥感方法研究各种水污染，习惯上将 其分为富营养化、悬浮泥沙、石油污染、废水污 染、热污染和固体漂浮物等几种类型。
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5.3 水污染遥感
水污染的遥感影像特征：
污染类型 生态环境变化
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5.1 水体的光谱特性
纯水在 400～ 1100 nm之间的吸收和散射特性
然而,就多种传感器的表面水质监测而言,还必须知道波谱段探测信 号的反演能力。因为适当的波段划分,选择和组合会带来许多优点: 减少数据的选择过程,优化波段组合算法,并减少多波段组合引起的 噪声影响等。 水中某些成分对波谱信号的散射远远大于水分子本身对波谱 信号的散射。不同水质呈现出不同的光谱特性
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5.1 水体的光谱特性
不同叶绿素含量水体 的反射光谱曲线
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不同泥沙含量水体的反射光谱曲线
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5.2 水资源遥感
水体遥感原理 水既可以吸收也可以散射通过水汽 界面的波谱辐射能量 (Ed)，但水的散射会 增加天空辐射能量(Eu)，而水的吸收则会同 时减少 Ed和 Eu。遥感探测的波谱信息就 是这种吸收和散射过程综合作用的结果。
水污染遥感监测及其与常规方法的区别： 利用遥感技术能迅速、同步地监测大范围水环境质 量状况及其动态变化，在这些方面弥补了常规监测手段 的不足，因此引起许多环境科学工作者的重视。近些年 来出现了“水质遥感”和“污染遥感”研究课题，它们 分别对自然水体和污染水体的水质（或污染物）进行遥 感研究。 就精度而言，遥感方法通常低于常规监测方法，但遥感 技术正是通过这种精度上的损失，换取了水环境研究的 区域性、动态性和同步性，这正是把遥感技术应用于水 环境研究的意义所在。
因而，在遥感图像上图斑清晰，信息丰富，较易辨别。
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2001年1月15日FY-1C观测到 的渤海海域海冰监测图像
2001年2月15日FY- 1C观测到 的渤海海域海冰监测图像
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5.3 水污染遥感
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5.3 水污染遥感 水污染遥感监测适用范畴：
从原理上说，遥感传感器记录的是地表物体 的电磁波辐射特性（强弱变化及空间变化），因 此只有在较大程度上直接或间接影响水体的电磁 波辐射性质的水环境化学物质才有可能通过遥感 技术加以探测，并非所有水环境化学研究的内容 都可以辅以遥感手段。
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5.2 水资源遥感
水文要素遥感研究 遥感技术能观测地球表面信息，而不是传 统上某点的观测值，并可观测一些传统方法观测 不到的水文变量。近年遥感技术的发展和应用， 对水文科学的进展起重大的推动作用。 （1）水位-面积和流域界定 （2）水深探测 （3）水温探测 （4）径流估算
石油污染
10-30
—— 0.15 （0.15） 0.15 （0.15） 温度分辨率 0.2C (1C) 0.05 （0.15） 0.015 （0.015）
2-4小时 （1天） 2小时 （1天） 5小时 （10天） 2小时 （10天） 2天 （14天） 5小时 （2天）
注意光晕 0-+15 （-5-+30） 0- +15 （-5-+30）
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盐湖水深遥感方法与模型（以西藏扎布耶盐湖为例）
TM3亮度水深相关图（北湖 ）
扎布耶盐湖 2000年水深等值线分布图
盐湖水际线提取 TM7水域分布 TM3亮度水深相关图（南湖）
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水深反演值（北湖）
控制点点号 图象值 （TM3） 67 129 131 89 80 实测值 （米） 1.390 0.860 0.900 1.430 1.400 反演值 （米） 1.419 0.954 0.939 1.254 1.322 绝对误差 （米） 0.029 0.094 0.039 -0.176 -0.078 0.026 -0.076 -0.028 0.102 0.092 0.021 0.134 0.016 -0.151 相对误差（%）
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5.3.1水体富营养化
因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜 长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中 毒致病。 富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困 难的问题。
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图 例 （单位：m） 北湖：1、0.0090～0.2481 红 色 2、0.2481～0.6940 红粉色 3、0.6940～0.8570 绿玉色 4、0.8570～0.9710 珊瑚色 5、0.9710～1.1640 紫 色 6、1.1640～1.2520 深绿色 7、1.2520～1.3290 褐 色 8、1.3290～1.3820 粉 色 9、1.3820～1.4500 浅蓝色 10、1.4500～1.4990 黄 色 11、1.4990～1.5910 蓝 色 12、1.5910～1.6660 绿 色 13、1.6660～1.8110 深蓝色 14、1.8110～1.9215 黑 色 南湖：1、0.0000～0.1188 灰蓝色 2、0.1188～0.1560 深绿色 3、0.1560～0.3290 褐 色 4、0.3290～0.5290 粉 色 5、0.5290～0.6230 浅蓝色 6、0.6230～0.6990 黄 色 7、0.6990～0.7500 蓝 色 8、0.7500～0.8120 绿 色 9、0.8120～1.0495 深蓝色 10、1.0495～1.2822 黑 色