关于遥感监测鄱阳湖水环境的研究

关于遥感监测鄱阳湖水环境的研究

王壬

江西师范大学地理与环境学院08地理信息系统

E-mail：wangrengis@

摘要：

鄱阳湖是我们江西人民巨大的资源宝库，它已经成为鄱阳湖区人民获得食品、能源、水源、原材料的源头。温家宝总理在我省视察时，就生态环境保护问题作出的重要指示：“要保护好鄱阳湖生态环境，使鄱阳湖永远成为一湖清水。”[1],省政府也提出了建设鄱阳湖生态经济区的构想，对鄱阳湖的开发利用及其环境的保护甚至已是其它国家关注的问题。

研究鄱阳湖湿地的生态环境，不能脱离了对鄱阳湖水环境的研究。常规的水环境监测依赖于定位采样调查，定点采样分析虽然准确，但对于号称中国第一大淡水湖的鄱阳湖，它无论在规模、范围、频度上均是相对有限的。而遥感则提供了大尺度、动态的观测，应该说利用遥感手段来分析、监测鄱阳湖水的动态变化及其水质状况更显示它的优越性。本文通过综合水体遥感的原理、方法和应用，进一步阐述了利用遥感在鄱阳湖水环境监测中的应用。

关键词：鄱阳湖，水环境，遥感监测，光谱特征

1、引言

随着鄱阳湖生态经济区的规划和发展，在进一步开发和利用鄱阳湖区资源的过程中，工农业生产和城市化带给鄱阳湖水环境的影响将不可避免，为了更有效地实施管理，合理开发、保护和利用鄱阳湖水资源，改善水质状况，需要及时掌握水质现状，以便有效控制污染。因此，动态监测鄱阳湖的水质对于保护鄱阳湖一湖清水十分必要。而水体遥感则能利用不同水物质构成表现出不同的光谱反射特征，进而研究水体的质量。因此，遥感应用于监测水环境已经是不可缺少的技术支持和手段之一。

2、水体的反射光谱特征（遥感水体原理）[2]

水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定的，同时又受到各种水状态的影响。地表较纯净的自然水体对0.4-2.5um波段的电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物。在光谱的可见光波段内，水体中的能量物质相互作用比较复杂，光谱放射特性概括如下：

（1）光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献：水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。

（2）光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且还明显地受到水中各种类型和大小的物质：有机质和无机质的影响。

（3）在光谱的近红外和中红外波段，水几乎吸收了其全部的能量，即纯净的自然水体在近红外波段更近似一个“黑体”，因此，在1.1—2.5um波段，较纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。

3、遥感监测鄱阳湖水环境分析

3.1较洁净的鄱阳湖水的光谱特征

上述水体遥感原理中提出地表较纯洁的自然水体对0.4-2.5um波段的电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物，故其光谱反射率通常低于其它地物。而对近红外波段的吸收高于对可见光波段的吸收，几乎吸收了其全部能量，即纯洁水体在近红外波段更近似于一个黑体。因此，在近红外波段纯洁水体的反射率很低，几乎近于零。

鄱阳湖主湖区最大自然水面面积:4078km2，最大人工水面面积:644.1km2，在鄱阳湖水域的天然水体处受到外界环境因素影响相对小，如无太大的污染形成，可视其为较洁净的天然水体。这部分水域在遥感图像上的光谱特征将如上述所说，从中我们可以监测鄱阳湖每年的较洁净水域的面积，从而实时动态监测该面积的变化情况。

3.2鄱阳湖混浊自然水体的光谱特征

水体混浊的动力因素：鄱阳湖湖流特征为低水流速大，高水流速小，可分为重力型、倒灌型、顶托型三种基本形态。水体浑浊的物质因素：鄱阳湖入湖泥沙（悬移质）多年年均为1689×104t ，出湖976×104t ，淤积713×104t，入出湖泥沙和淤积量表现出明显的阶段变化，1990 后入出湖泥沙和淤积量减少约40﹪。[3]

在五大河（赣抚信饶修）河水携带泥沙、天然有机物和浮游生物造成混浊水体在尾闾入湖，混浊水体通常比清澈水体的光谱反射率要高些，清澈水体能够几乎吸收红外光，而当水体中含有颗粒直径较大的泥沙时，其对红外光反射能力就有明显增加。这五大河流水与湖水交接处鄱阳湖与长江水体交接处，在近红外波段，湖水的平均光谱反射率则高于河水的平均光谱反射率，这样就能够区分河流水体以及在湖泊中已经净化的水域，假如鄱阳湖有污染源来自某一条河流就能辨别出来，以采取措施治理。

3.3鄱阳湖被污染水体的光谱特征

鄱阳湖区工农业生产和人民生活的废弃物中，各种有毒害的有机物和无机物进入鄱阳湖后，就造成了水体的污染，并导致水体反射光谱特征的某些变化。对于鄱阳湖的污染源，主要来自湖区人民的生产生活中产生的对环境污染，河流上游带来的污染物质以及在进一步开发利用鄱阳湖资源中带来的环境破坏。赣江以赣州江段和南昌江段的污染物分布为最重。赣州江段以石油类、挥发酚为主要污染因子，南昌江段以氨氮和挥发酚为主要污染因子。南昌段的电力、纺织、造纸、化肥、钢铁等工业废水排污口大多沿赣江南支排列，市区污水80%以上由青山闸口排入赣江南支。信江以鹰潭段的污染物分布为最重，受诚志化工以及工业园区的工业企业排放废水的影响，该河段总磷污染严重。饶河昌江段受景德镇电厂、焦化煤气厂所排氨氯、石油类、挥发酚等污染物的影响；乐安河受德兴铜矿以及乐平市塔山工业园区所排镉和氨氮等污染物的影响，德兴铜矿所排酸性废水，造成酸性污染严重。[4]

由于污染物质很多种，其具有与众不同的理化性质，因而它们对水体的光谱反射率影响也各不相同。在《中国典型地物波谱及特征分析》一书中提出：含黑色物质和暗黑色物质的悬浮物较多的污染水体，在0.4-1.1um波段的反射率比洁净的自然水体的反射率相对低一些，含中等色调悬浮物质较多的水体在上述波段的反射率比洁净水体的反射率要高些，而含浅色和白色的污染物质较多的水体，在0.4-1.1um波段的反射率则显著地高于洁净的自然水体的反射率。[5] 根据以上提出的原理，在鄱阳湖水环境监测中，就可以用于监测不同的污染

源。鄱阳湖区的城市是湖水接收城市污水的主要源头，主要由城市的生活废水和工业废水混合而成，一般呈黑色并有腐臭气味，这种污染水体属于含中等色调悬浮物质较多的水体在0.4-1.1um波段的反射率比洁净水体的反射率要高些，即来自湖区的城市生活废水比湖水本身反射率高。这样就能有效的监测湖区周围居民区给鄱阳湖水环境带来的压力，及时的采取相应措施，减少城市生活污染物质。随着鄱阳湖生态经济区的不断扩张发展，工业化必然带来工业污水从而对鄱阳湖水环境造成威胁，这就必须监测到工厂排入到河流或水体中的污染水进行检测并实施监测。工业污水的色度越高，其特征反射峰值也越高，污水的颜色不同，特征峰区的值也各部相同。

3.4鄱阳湖水体叶绿素含量监测

水中叶绿素的浓度与水体反射光谱特征存在关系：a、水体叶绿素浓度增加，蓝波段的反射率下降，绿波段的反射率增高；b、水面叶绿素和浮游生物浓度高时，近红外波段仍存在一定的反射率，该波段影像中水体不呈黑色，而是灰色，甚至是浅灰色。[2]

鄱阳湖的富营养化已经受到一些学者科学家的关注，而水中叶绿素浓度时浮游生物分布的指标，是衡量水体初级生产力和富营养化作用的最基本标志。如果能够使用遥感对鄱阳湖水中叶绿素的含量实施监测，就能快速的找到水藻生长强盛的水域区，同时观测导致富营养化的主要物质来源，两者进行综合处理，在防止鄱阳湖水体富营养化而导致的水质变化中将起到重要作用，甚至是不可缺少的技术手段。实时动态监测鄱阳湖水体中叶绿素的含量对于研究鄱阳湖富营养化问题具有重要意义。

4 结语

遥感监测的项目增多、分辨率提高、解译性能增强，逐渐占据环境监测中的重要地位，水体遥感技术也越来越成熟。同时随着鄱阳湖生态经济区的规划和对鄱阳湖的研究越来越受到国内外学者科学家的关注，有必要进一步发挥遥感技术在环境保护领域中的作用，深化遥感技术在鄱阳湖研究中的应用。而遥感技术在鄱阳湖水环境监测方面的应用将提高在鄱阳湖水环境研究中的水平，使对鄱阳湖水环境监测和保护水平再上一个台阶，对于鄱阳湖水环境监测和保护将起到重要作用。希望卫星遥感将在鄱阳湖水环境研究中发挥更大的作用。

参考文献

[1]都昌在线/dispbbs_26_13772_66.html

[2]《遥感导论》梅安新秦其明刘慧平等高等教育出版社

[3]《鄱阳湖研究》江西师范大学刘影

[4]《三峡工程对鄱阳湖水质影响》朱信华河海大学水文水资源学院，江苏南京

[5]《中国典型地物波谱及特征分析》童庆禧等主编科学出版社

[7]《遥感应用分析原理与方法》赵英时等科学出版社

[5]《遥感原理与应用》孙家柄主编武汉大学出版社

[6]《卫星遥感图像计算机分类与地学应用研究》曾志远主编科学出版社

About the water environment of remote sensing monitoring poyang lake

Wangren

Jiangxi normal college geography and environment institute 08 geographic

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