文章编号:1007 4619(2001)06 460 06水体污染的遥感方法及在珠江广州河段 水污染监测中的应用 王云鹏,闵育顺,傅家谟,盛国英 (中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广东省环境资源利用与保护重点实验室,广东广州 510640) 摘 要: 介绍了水体污染的遥感机理、方法,并探索在珠江广州河段水污染监测中的应用。研究表明:随着 水体有机污染程度的增加,水体的可见 近红外光谱反射率逐渐降低。经比较发现,先对图像数据进行对数变 换、IHS 变换和KL 变换后再进行密度分割及图像分类,可以更好地区分和识别水体污染。采用这一方法,制 成了广州地区水体污染时空分布卫星影像图,并结合地面实际分析和调查资料,初步总结了珠江广州段水体 污染的时空分布规律和污染变化趋势。通过对最新遥感数据的处理,结合区域或流域水污染的变化趋势和污 染源研究,利用GIS 技术建立区域或流域污染预警系统,为污染的宏观监测和研究以及水资源保护的决策提 供了新的信息。 关键词: 遥感;水体污染监测;污染源评价;GIS;时空分布 中图分类号: TP79 文献标识码: A 近年来,随着经济的发展,珠江三角洲流域城市 附近河段的有机污染日益严重,这不仅影响了居民 的身体健康和人民生活水平的提高,也制约了珠江 三角洲经济的持续发展。对污染监测也提出了更高 的要求,需要宏观性强、更为快速、准确和廉价的水 污染监测方法,传统采用定点定剖面采样分析的方 法,往往不能快速全面地反映污染状况,而且成本 高,速度慢。遥感技术的发展,尤其是遥感器几何与 光谱分辨率的提高,使遥感技术为水体污染监测和 研究开辟了新的途径。 水体、植被、土壤和岩石从一开始就是遥感探测 的主要目标,对于水质的研究一直是遥感的主要任 务,但由于受遥感器分辨性能的限制,利用遥感技术 定量研究水质和进行水污染监测一直没有取得突 破。近几年来,随着遥感器几何与光谱分辩率的提 高,使利用遥感技术进行水质研究和水污染的宏观 监测成为可能[1 5]。利用遥感技术进行水污染监测 的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水 体的光谱特征,这些光谱特征体现在其对特定波长 的光的吸收或反射,而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图像中体现出来[6]。但是现今所广泛使用的遥感图像波段较宽,所反映的往往是综合信息,加之太阳光、大气等因素使这种差异往往在常规遥感图像中体现的不甚明显。通过计算机图像处理的技术能够突出这些信息,而且通过特定时间的图像并结合地面监测的水质分析数据,建立比较准确的水质遥感模型,并利用该模型处理遥感数据,可以取得较为准确的结果,这就是利用遥感数据进行水污染定量监测的主要方法。由于遥感图像具有直观明了,宏观性强的特点,能清楚地反映出区域或整个流域污染现状和空间分布特征。利用多时相的遥感数据可以对同一流域水体污染历史和污染趋势作出研究和预测,为水资源保护规划提供准确信息。1 水体污染的遥感监测机理遥感的主要目的在于识别地物,其识别地物的机理在于不同地物具有不同的光谱特征。地物之间光谱特征差异越大,越容易为遥感器所识别。对于 收稿日期:2000 08 16;修订日期:2000 12 22基金项目:国家自然科学基金(编号:49901014),广东省自然科学基金(编号:980757),广东省自然科学博士启动基金(编号:974189)和广州市科季科技项目(编号:95 R6 1)资助项目。 作者简介:王云鹏(1968 ),男,副研究员,1990年毕业于兰州大学,1996年在中国科学院广州地球化学研究所获博士学位,从事资源环境遥感与GIS 研究,发表论文30多篇。 第5卷第6期 遥 感 学 报Vol.5,No.62001年11月JOURNAL OF RE MOTE SENSI NG Nov.,2001
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/f01686031.html, 基于遥感监测的水质污染监测可视化系统研究 作者：刘磊龚瑞昆 来源：《科技风》2018年第22期 摘要：随着我国科学技术不断发展，检测检验能力随之提升，其中水质污染监测对精度、广度、深度均有一定要求，需与之相关的监测技术不断革新，为水质污染监测事业良性发展夯实技术基石，本文通过对基于遥感监测的水质污染监测可视化系统进行分析，以期为提升我国水污染监测综合成效提供依据。 关键词：遥感监测；水质污染；监测可视化系统 水作为生命之源，是全球生态环境保护重要资源之一，然而人们在日常生活与生产过程中不仅存在浪费水资源消极现象还污染水源，影响水资源综合利用成效，同时污染水源还会侵害人们的身体健康，降低自然环境自净能力，无法落实生态环境保护目标，为此水质污染监测部门需秉持与时俱进精神，不断优化水资源监测技术，提高水质监测能效，基于此研究遥感监测背景下的水质污染可视化系统创设方略显得尤为重要。 一、遥感监测技术内涵 遥感监测技术以先进仪器为依托，以监测目标为出发点，以监测参数为基础，对待检测对象展开系统观测，同时获取监测结果，为人们更好把控监测对象提供依据。遥感技术在应用过程中无需接触监测目标，便可实现监测目的，且对监测所得数据可进行判段、整合、分析、识别，具有系统性较强、自动化程度高、监测便捷、监测结果精准等应用优势，较为符合水质污染检测客观需求，同时可缩减采样环节，提高水质污染检测效率。以摄像机等拍摄电子元件为依托的遥感装置，可依据污染监测需求，将相关装置安置在卫星、飞机、无人机等装配上，对标的物进行监测，监测对象包括水体、植被、大气、土质等，可在接收标的物电磁波反射特征过程中，用感光记录技术将所获得的反射特征转化为色调、颜色各异的照片，技术人员通过分析照片可明晰检测对象污染实况，以此为由制定污染治理决策，为提升污染治理成效奠定基础。[1] 二、研究水质污染监测可视化系统的意义 基于我国信息技术不断发展，加之互联网体系日益健全，“互联网+”技术成为助力社会建设及行业发展的重要技术形式，为推动水污染监测技术良性发展，在遥感监测技术践行过程中，融入“互联网+”技术势在必行，其中“互联网+”可视化系统，将成为助力遥感监测技术良性
贵州大学环境监测学题目：水资源环境遥感监测姓名：颜兴奎
2011年12月12日 水资源环境遥感监测 前言 水资源是人类赖以生存和社会发展不可替代的战略资源。随着人口的急剧增加、社会经济的迅速发展，以资源匮乏和污染为主要特征的水资源安全日益成为全球性问题，亦是我国生态环境改善和社会可持深发展的主要制约因素。如何建立有效的方法，科学、准确、快速地对水资源环境进行监测，适时掌握水资源环境的变化信息，进而采取相应的措施，已成为对水资源的有效利用、合理规划及保护的关键问题。 一、水污染的现状 中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。中国有82%的人饮用浅井和江河水，其中水质污染严惩细菌超过卫生标准的占75%，受到有机物污染的饮用水人口约1.6亿。据最新资料透露，目前中国主要大城市只有23%的居民饮用水符合卫生标准，小城镇和农
村饮用水合格率更低。多年来，中国水资源质量不断下降，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅使工厂停产、农业减产甚至绝收，而且造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存。所以，我们必须采取相应措施处理水污染，而有效的水环境监测技术就显得很有必要，因而将遥感技术运用到水环境监测中，产生了一门新技术——水环境遥感监测技术。 二、“3S”技术 “3S”是指遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）三种空间信息技术的简称。 一、遥感是一种以非直接接触方法对远距离目标性质进行探测的技术。遥感技术系统由遥感平台、传感器、遥感介质、数据处理和应用五部分组成。 二、地理信息系统是一个具有多种功能的计算机软、硬件系统，是一个具有空间数据的采集、储存、检索、分析和可视化的数据库管理系统。 三、全球定位系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。其由GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机三部分组成。 二、水环境遥感监测技术 一、遥感监测的机理 水污染遥感监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清
水土保持监测常识 1 （水土保持监测）是指对水土流失发生、发展、危害及水土保持效益进行长期的调查、观测和分析的工作。 2 水土保持监测是（把脉山河）的基本国情调查。 3 水土保持监测点的布设可分为（常规监测点）和（临时监测点）。 4 水土保持监测时段一般通常分为（建设期）和（运行初期）。 5 水土保持监测成果应报（上一级监测网络统一管理）。 6（水土保持监测预报）是国家生态建设宏观决策的基本依据，是水土保持事业的重要组成，是提高水土保持现代化水平的关键基础。 7 （水土保持监测费）就是对某区域进行水土流失监测所需要的费用。 8 对开发建设项目的水土流失监测费据监测内容及工作量定，主要包括两部分：一是对主体工程具备水土保持功能工程按其投资的（0.2%）计算，二是对水保方案新增措施按其一至三部分投资的（1%—1.5%）计算。 9 制定S L 277-2002《水土保持监测技术规程》的主要依据是《中华人民共和国水土保持法》、（《中华人民共和国水土保持法实施条例》）和水利部第12号令（《水土保持生态环境监测网络管理办法》）。 10 水土保持监测技术规程共（七章）内容分别是1> 总则
2> 监测站网 3> 监测项目与监测方法 4> 遥感监测 5> 地面观测 6> 调查 7> 开发建设项目水土保持监测 11 沿坡面向下运动的水流称为（坡面径流）。 12 坡面径流包括（地表径流)和（壤中流）。 13 坡面径流小区是1877年由德国土壤学家（沃伦）设计的，用于观测和研究森林植被对（土壤侵蚀）的影响。 14 （径流小区）是观测坡面水土流失量的常用方法。 15 利用径流小区观测坡面的水土流失量，是将在微小面积测定的结果扩展到整个坡面，属于（尺度扩展）。 16 石油建设项目水土保持监测通常采用的监测方法有（调查监测、地面定点观测与巡查监测） 17 监测资料实行报送制度分为（季报）和（年报）每季度末当月的（20号），对本季度监测情况进行汇总上报，年报时间为当年（12月25号）。 18 植被是覆盖地表的（植物群落）的总称，有自然植被和人工植被之称，也可分为（林草植被）和（作物植被）。 19 郁闭度等于（有林冠覆盖的点数）/（布点总数）×100％
GIS技术支持下的水土保持遥感监测浅析 GIS技术支持下的水土保持遥感监测，是实现水土流失及水土保持现状高精度动态监测和预报的重要手段。同时，其监测结果为决策部门提供监测区内水土流失分布、面积与流失量的逐年变化情况、林分变化情况等资料，以及水土保持植物、工程措施总体效益的演变情况。通过监测掌握监测区水土流失面积、分布状况和流失强度，水土流失造成危害及发展趋势。我国已在许多区域开展了水土保持工作，“3Ｓ”技术的应用，使水土流失快速调查与动态监测成为可能。 1 基本原理和方法 由于土壤侵蚀是发生在地表的过程，一些典型的侵蚀标志（如地表裸露程度、植被覆盖度和土地利用类型变化等）易于被遥感影像所记录，因此，RS 技术成为对土壤侵蚀进行动态监测的一种有效的技术手段。而GIS 具有强大的空间数据处理和分析能力，可以快速处理大量的遥感数据和非遥感数据，适合应用于诸如土壤侵蚀定量评价之类需要对多因子进行综合分析处理的过程。 水土保持遥感监测中应用多源信息（主要是GIS数据）来增加遥感信息量，一方面把利用遥感手段未能获取的信息补上去，另一方面根据影像提取的信息进行分析，来推断出影像上未反映的信息。 2 监测技术流程 水土保持遥感监测目标是通过遥感信息和其他相关信息，准确地得到监测区监测年的土地利用、植被、土壤侵蚀现状、水土保持措施数量和质量等情况。为数据库及应用系统建设提供数据支持，为水土保持监测和管理提供可靠依据。 2.1 监测工作流程 GIS技术支持下的水土保持遥感监测主要是运用GIS工具对遥感信息和非遥感信息进行综合分析，得到土壤侵蚀现状图及各种形式的统计数据。首先确定监测任务和目标，针对工作内容要求编制监测计划，通过对监测区遥感影像、地形图、专题图件等资料的搜集，以及野外实际勘查，了解监测区域实际情况、水土保持和水土流失实际状况，以及结合原始调查资料等辅助信息，从色调、形状、纹理、分布及水土保持专家经验等方面进行综合分析建立专题信息解译标志。采用人机交互解译或者计算机自动识别技术，进行遥感影像解译，并通过野外校核校正专题信息解译结果。 2.2 土地利用情况遥感监测
摘要: 遥感技术在水环境监测方面得到了日益广泛的应用，不同含量和类别的水质参数的水体光谱特征不同, 这使得遥感影像能用于水体水质的监测。简要介绍了水体水质监测中遥感应用研究的发展和现状，阐述了水质遥感监测原理与方法、常用的遥感数据和几种主要水质参数的遥感监测进展，讨论了目前遥感在水质监测应用中存在的问题和未来该领域研究的重点。 关键词:遥感; 水环境监测; 水污染 1.引言 随着工农业生产的发展,江河湖海的各种水体受污染的程度不断加重。它们包括生活废水污染、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。它们对人类社会的危害是十分严重的。因此,对这些污染进行监测非常重要。随着遥感技术的进步,遥感监测在水环境等领域的应用已引起环境保护等部门较广泛的重视。国内外通过各方面的努实践认为,各种水体污染在遥感图像上都有不同程度的反映(除有的不清晰外) 。因此目前,遥感已成为我们用以监测水环境的依据,而其在水环境监测中的应用也是一先进的技术途径。2.水环境污染 中国环境监测总站提供的资料表明,近10 年来, 我国的水污染成分发生了显著变化:无机污染减少,有机污染上升;工业污染下降,生活污染和面源污染增加。总之目前,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,加大保护水资源的力度,提高水环境监测效率的工作势在必行。 水环境是由地球表层水圈所构成的环境，它包括在一定时间内水的数量、空间分布、运动状态、化学组成、生物种群和水体的物理性质。水环境是一个开放系统，它与土壤－岩石圈、大气圈、生物圈乃至宇宙空间之间存在着物质和能量的交换关系。 水环境的遥感监测多是对地表各种水体进行空间识别、定位、及定量计算面积、体积或模拟水体动态变化。随着遥感基础研究的进展，对水体本身的光谱特性有了深入研究，同时进行许多水质光谱数据测试。对水体的遥测也转换到水体属性特征参数的定量测定，如水深的控制、悬浮泥沙浓度的测定、和绿素含量的测定，以及污染状况的监测等。[1.2] 3.遥感水质监测方法 水体因为各组分及其含量的不同造成水体的吸收和散射的变化，使一定波长范围反射率显著不同，是定量估测内陆水体水质参数的基础。水质遥感监测常用的方法有3种：物理方法、经验方法和半经验方法。 3．1 物理方法 物理方法是以由辐射传输理论提出的上行辐射与水体中光学活性物质特征吸收和后向散射特性之间的关系为基础，利用遥感测量得到的水体反射率反演水体中各组分的特征吸收系数和后向散射系数，并通过水体中各组分浓度与其特征吸收系数、后向散射系数相关联，反演水体中各组分的浓度[3]。在实际的研究工作中，由于物理方法所要求的数据源难以满足，物理方法中的很多模型都只能采用经验的关系，基于物理方法得到的水质参数算法精度并不是很高。 3．2 经验方法 经验方法是伴随着多光谱遥感数据应用于水质监测而发展起来的一种方法。经验方法基于经
遥感技术应用在水质监测中的问题趋势 摘要：本文简述了遥感在水质监测中的意义，遥感监测的一些基本理论、机理及过程，主要综述了遥感在水质监测中常用的遥感数据即多光谱遥感数据、高光谱遥感数据以及新型卫星遥感数据，并且讨论了遥感技术在这一领域仍存在的问题和今后的发展趋势。 关键词：遥感水质监测遥感数据 1水体遥感监测的基本理论 1.1水体遥感监测原理、特点。 影响水质的参数有：水中悬浮物、藻类、化学物质、溶解性有机物、热释放物、病原体和油类物质等。随着遥感技术的革新和对物质光谱特征研究的深入，可以监测的水质参数种类也在逐渐增加，除了热污染和溢油污染等突发性水污染事故的监测外，用遥感监测的水质数据大致可以分为以下四大类：浑浊度、浮游植物、溶解性有机物、化学性水质指标。 利用遥感技术进行水环境质量监测的主要机理是被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器所捕获并在遥感图象中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。 1.2水质参数的遥感监测过程。 首先，根据水质参数选择遥感数据，并获得同期内的地面监测的水质分析数据。现今广泛使用的遥感图象波段较宽，所反映的往往是综合信息，加之太阳光、大气等因素的影响，遥感信息表现的不甚明显，要对遥感数据进行一系列校正和转换将原始数字图像格式转换为辐射值或反射率值。然后根据经验选择不同波段或波段组合的数据与同步观测的地面数据进行统计分析，再经检验得到最后满意的模型方程。 2水质遥感监测常用的遥感数据 2.1多光谱遥感数据。 在水质遥感监测中常用的多光谱遥感数据，包括美国Landsat卫星的MSS、TM、ETM 数据，法国SPOT卫星的HRV数据，气象卫星NOAA的A VHRR数据，印度遥感IRS系统的LISS数据，日本JERS卫星的OPS(光学传感器)接收的多光谱图像数据，中巴地球资源1号卫星（CBERS--1）CCD相机数据等。 Landsat数据是目前应用较广的数据。1972年Landsat1发射后，MSS数据便开始被用于水质研究中。如解亚龙等用MSS数据对滇池悬浮物污染丰度进行了研究，明确了遥感数据与悬浮物浓度的关系；张海林等用MSS和TM数据建立了内陆水体的水质模型；Anne 等人用TM和ETM 数据对芬兰的海岸水体进行了研究。 SPOT地球观测卫星系统，较陆地卫星最大的优势是最高空间分辨率达10m。SPOT数据应用于水质研究中，学者们也做了一些研究。如可以利用SPOT数据来估算悬浮物质浓度和估计藻类生物参数。
我国水土流失动态监测的现状及对策建议 刘宪春 （水利部水土保持监测中心北京100053） 摘要：水土流失是我国最严重的环境问题，做好水土流失动态监测工作是搞好水土保持工作的基础。目前国外以美国、日本为代表的水土流失动态监测工作从机构、人员、经费、技术等方面比较系统完善，国内森林资源监测、土地利用调查等工作也开展的富有成效。借鉴国内外相关调查工作的成功经验，要搞好水土流失动态监测工作必须：通过立法明确监测机构的职能与定位，明晰经费来源；通过规划确立工作任务，明确各级工作目标；健全运行机制，建立操作性奖惩制度；建立监测数据中心，完善数据存储与发布制度。 一、国内外现状及发展趋势 （一）国外相关情况 1、美国 美国开展全国性的水土流失动态调查已有50余年的历史。1934年5月，美国发生了有史以来的第一次大尘暴，促成了第一次全国性的土壤侵蚀调查。随后根据不同土地保护的需要，又在1945、1958和1967年陆续进行了水土保持调查，1975年又作了潜在耕地资源的调查研究。1972年颁布的《乡村发展法》，授权土壤保持局定期开展资源清查，至少每5年发布一次有关水、土和其它资源情况的报告。1977年的《水土资源保护法》和1985年的《食品安全法》再次明确，资源保护计划应在资源清查评价的基础上进行。此后，土壤保持
局分别在1977、1982、1987、1992年、1997年进行了5次全国自然资源的定期清查，作为制定资源管理保护计划和政策的基础。随后，1998年起，根据不同需要，每年都进行专题性质的清查工作。 总体来看，美国的土壤侵蚀调查的方法、范围和内容不断完善，并最终建立了完善的数据库系统，将清查数据库与其他机构的资源数据库相连接，通过计算机网络直接对用户开放。前两次的清查是以专家勘测和资料收集为主，1958年引入了样点设计方案，在随后的调查中不断完善野外调查方案，最终按照分层抽样的原则确定了30万个样区及80万个样点。在技术手段上，1977年第一次采用计算机技术用来进行质量控制和数据分析，并第一次收集了计算水蚀和风蚀的参数，定量计算了土壤侵蚀量，1982年第一次在清查数据和土壤数据间建立联系，进行分析，1987年首次利用遥感技术对30%的样点情况进行调查。从经费和人员来说，1973年第一次有了预算和全职人员进行数据收集，每次预算在1000～2000万美元之间，1992年为州提供资金设立全职州资源调查专家职位。 从机构上来讲，美国1933年8月在内政部成立了土壤侵蚀局(SES)，作为临时性的全国水土保持领导机构。1935年根据《水土保持法》，水土保持工作由内政部转到农业部，并成立了土壤保持局(SCS)。土壤保持局以下设三级机构，即州、区和小区。在50个州、2965个区及小区这三级都陆续设置了水土保持机构。1994年，随着工作领域的拓宽，土壤保持局更名为自然资源保护局(NRCS)。
如何解译卫星遥感数据 卫星遥感数据是地理信息系统数据库的重要组成部分。以它为基本数据源，根据它的属性信息建立数据解译标志，可提取基础地理信息数据。如果进一步分析和研究卫星遥感数据的其他相关信息，将其转化为算术运算和逻辑运算，可建立较为完善的遥感信息解译模型，实现计算机对遥感数据的自动处理并解译和提取基础地理信息数据，大大提高遥感数据提取和判读技术，增加数据采集的客观性，避免人机交互式采集时人工判读的主观性和不同人判读时的不一致性，缩短数据采集周期，减少工作量，提高工作效率。 人类通过遥感卫星传感器获取和积累了大量遥感数据信息，但目前还不能有效处理和充分利用这些数据，遥感信息解译模型的建立则可以改变这种状况。此外，遥感信息模型作为地理信息模型的一部分，它的发展也有利于地理信息系统技术的应用和发展。 遥感信息解译标志和模型建立的条件 现在，各卫星遥感传感器所选接收电磁波谱的波段范围大体相同，其全色波段范围也是基本一致的，目前主要依靠接收地面反射电磁波获取卫星遥感数据，有利于建立合适的遥感影像解译标志和模型。经过几十年的应用，已经积累了大量的卫星遥感数据和经验，且数据的质量稳定可靠，有利于建立公用的遥感数据解译标志和模型。卫星遥感技术发展很快，如法国SPOT5卫星影像分辨率可达到2.5米，并可获得立体像对，进行立体观测，为高精度的基础地理信息数据采集提供了可靠保障，也为遥感影像解译标志的建立
和遥感影像信息模型的开发与研究提供了有利条件。卫星遥感传感器和遥感数据处理技术的发展很快，一些传感器的立体观测，各类遥感数据分辨率的提高和遥感 数据增强处理技术的发展，为遥感影像解译标志和遥感影像信息模型的开发和研究提供了有利条件。计算机硬件技术的快速发展为遥感影像数据的快速解译和处理提供了可靠的支持。遥感数据处理和解译软件的发展为遥感信息模型的研究提供了更好的技术支持。 影像解译标志的建立 遥感影像解译标志也称判读要素，它能直接反映判别地物信息的影像特征，解译者利用这些标志在图像上识别地物或现象的性质、类型或状况，因此它对于遥感影像数据的人机交互式解译意义重大。建立遥感影像解译标志可以提高我国遥感影像数据用于基础地理信息数据采集的精度、准确性和客观性。 由于我国幅员辽阔，地貌和气候差异很大，可根据地貌、气候条件，把全国划分为不同类型地貌样区，在简型地貌样区建立各基础地理信息要素的解译标志，有利于用正确的方法确定采集范围。对于某些特殊地理信息要素，可建立专门解译标志。在建立遥感信息模型时，可把这些属性添加到逻辑运算内。对于建立解译标志所采用影像的季节应避免植被覆盖度高的夏季，避免使用积雪较多、云层遮盖或烟雾影响较大的数据。要根据满足基础地理信息数据提取的要求选择遥感影像波段组合顺序及与全色波段进行融合。在对
12遥感和生态过程模型相结合方法 遥感和生态过程模型相结合方法：从时空尺度范围讲，有许多遥感数据和生态过程模 型结合的方法：“强制”策略：利用遥感数据估算驱动生态过程模型所需的变量；“标准”策略：利用遥感数据监测、验证或修正生态过程模型的预测值；“同化”策略：利用遥感数据 更新或调整生态过程模型的预测值；利用生态过程模型分析、理解遥感数据。 假如冠层辐射传输模型与生态模型结合，可以比较预测冠层反射率和遥感反演的地表反射率。假如还与大气辐射传输模型结合，就可以将云顶反射率或者植被指数与遥感直接观测数据进行比较。 反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。它与反射率的概念是有区别的，反射率是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有 方向上的积分。它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。 遥感数据同化限制生态过程模型：直接插值：如遥感数据可用就替换模型形态参数，只有在对作物长期进行定期观测时，该方法才有效，这种方法叫做“更新”。更先进的方法是 调整模型初始条件去适应大范围的观测数据，这些数据可能是反演值（如LAI），也可能是直接测量结果（如TOA反射率），与前面讨论的再初始化和再参数化有关。再初始化尽可能 使得在模型与观测误差最小条件下，初始化变量值。再参数化调整模型参数，但不调整变量， 除此之外，再参数化与初始化较为相似。再参数化较初始条件参数更多，且需要迭代数值算法，以便从多个解中找到“最优”解，但这种方法不能确保找到正确参数组。同化方法的优势在于可以了解各变量对模型系统的敏感性，并估计不确定性。 愆恥不「|主态过和核型袒略 3楼型洞带 殆应过程覘翌 生态变:联轴LA1 脸瞟字川 如枇轉曲数 比较 楼型 图1乱3 逮磁与広态过権模型納合：策略3 --------------------------------- 遥感产晶的同化作 月J G生态过涯棋型 遥感数据辅助分析理解生态模型：用生态模型来限定、验证或理解遥感数据，用生态模 型辅助遥感数据分析，有两个途径：一、生态模型可用来制约反射率模型的反演；二、生态模型可用来评估遥感数据的预测或判断能力。基于当地气候和土壤，生态模型可以提供初始 化参数，需要调整生态模型并设立长期的监测站来反演实验方法，大多数反演方法是基于遥 感光谱和角度信号，生态模型可以为反演提供时间维上的有用信息。对遥感观测数据和算法 的严格评估。应用遥感从机理出发进行“胁迫”探测的方法必须考虑与当地情况的关系。当地一定的天气、水文和土壤情况下，用一系列机理模型：植物生理、污染途径、植被冠层的辐射传输模型，可以通过植物冠层的生理行为来严格监测植物对不同污染情景的遥感反应。 通过比较观测的生物物理量（LAI、叶绿素）与无污染时用生理模型预测的数值来实现对 “
文章编号:1004-7204(2004)06-0015-02 浅谈遥感监测水环境 王丽娟1,景耀全2 (1.西南交通大学环境科学与工程学院,成都610031;2.四川省遥感信息测绘院,成都610100) 摘要:目前,遥感监测能有效解决水环境监测的大范围性、连续性、动态性以及高效性等技术问题。遥感监测越来越受到环保部门的重视。 关键词:遥感;水环境;遥感监测;遥感图像中图分类号:X 87 文献标识码:A T alk About the R emote Sensing T echnique to Monitor the W ater E nvironment W ANGLi 2juan 1,J I NG Y ao 2quan 2 (1.C ollege of Environmental Science and Engineering ,S outhwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,China ;2.Sichuan Province Surveying&Mapping Institute of Rem ote Sensing Information ,Chengdu ,610100,China )Abstract :N ow ,the rem ote sensing m onitoring method can s olve s ome technical problem of water environment ,such as large range ,consecution ,dynamic and efficiency.The environment protecting department has given m ore attention to the rem ote sensing m onitoring. K eyw ords :rem ote sensing ;water environment ;rem ote sensing m onitoring ;Rem ote sensing image 1 引言 随着工农业生产的发展,江河湖海的各种水体受污染的程度不断加重。它们包括生活废水污染、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。它们对人类社会的危害是十分严重的。因此,对这些污染进行监测非常重要。 随着遥感技术的进步,遥感监测在水环境等领域的应用已引起环境保护等部门较广泛的重视。国内外通过各方面的努力实践认为,各种水体污染在遥感图像上都有不同程度的反映(除有的不清晰外)。因此目前,遥感已成为我们用以监测水环境的依据,而其在水环境监测中的应用也是一先进的技术途径。2 水环境污染 中国环境监测总站提供的资料表明,近10年来, 我国的水污染成分发生了显著变化:无机污染减少, 有机污染上升;工业污染下降,生活污染和面源污染增加。总之目前,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,加大保护水资源的力度,提高水环境监测效率的工作势在必行。3 遥感监测水环境3.1 遥感技术简介 遥感就是远离地表,借助于电磁波来收集、获取地表的地学、生物学、资源环境等过程和现象的科学技术。遥感技术所记录的信息称为遥感信息。从本质上讲,是指以光线或电磁波为载体,经介质传输而由航空和航天遥感平台所收集到的信息,是电磁波辐射与地表物质相互作用的产物,是地圈、生物圈等 收稿日期:2004-07-12 作者简介:王丽娟(1974— ),女,汉族,成都市龙泉驿人,西南交通大学硕士研究生,研究方向:环境管理与规划。景耀全(1974—),男,汉族,成都市龙泉驿人,四川省遥感信息测绘院助理工程师,主研方向:测绘、遥感数据的 处理及其数字化。 ? 51??环境评价与监测? 《环境技术》 2004年第6期
基于GIS的小流域水土流失遥感定量监测探讨 水土流失，土壤侵蚀是制约人类发展的一项重大资源问题，因此采用地理信息系统和遥感技术对水土流失进行了检测，这是一种比较便捷的调查方式。由于水土流失的复杂性和安全隐患问题，经过相关研究部门的讨论研究突破了单一的信息源和依靠光谱特性的限制，还涉及到植被、降水量、坡度和土壤等因素的影响，为水土流失，土壤侵蚀提供了一套新的研究方法。 标签：GIS；小流域；遥感；监测 1 基于GIS的土壤流失量监测 1.1 流域土壤矢量的计算 结合GIS的强大运算能力，可计算出，每一个像元的壤流失量。在像元土侵蚀的基础上，根据《土壤侵蚀分类分级标准》确定土壤侵蚀强度分级指标将侵蚀量在同一侵蚀等级的像元进行归并，进而绘制出小流域土壤侵蚀强度图如图1： 1.2 小流域环境数据库的建立 我国在2004年对太平洋1989年1：1万航测地形图与流域的彩虹外航片和地质图进行了实地考察研究，调查内容有土壤类型、土地利用方式、土地植被等。最后对图形数据和属性进行了统一编码和标准化处理，并在Acee和Are软件管理数据系统的支持下建立了研究区环境流域数据库如表1： 基于GIS的遥感定量监测结果要比定性遥感结果的准确度高，它不仅在水土保持的科学管理中有更大的使用价值，而且对农林的可持续发展有着相应的价值，为了防止流域水土流失，必须采取合理有效的措施。植树造林和破改梯着两种方式可以减少水土流失和落地面积侵蚀强度和流失量的减少程度，如果将强度以上的土壤侵蚀度减少到中度侵蚀的话，则流域泥沙科减少4.64×102×102t，侵蚀模数下降到1251t/km2，侵蚀强度下降一个等级，所以现在流域治理的重点在于面积17.7%的土壤流失强度区。 2 土壤侵蚀强度监测 2.1 地面实测数据 在小流域布设多个不同条件的径流小区进行一下实验操作，在用植被覆盖因子和雨量因子基本一致的条件下，测量不同坡度的降水-产沙-侵蚀规律，依据降水、侵蚀、堆积实验，经过对土表降水前后机械组成的分析土壤侵蚀与水土流失的关系，通过降水、产水、侵蚀、堆积的径流试验，分析植被副高的与侵蚀规律的关系，人为管理因子与工程措施对水土流失的实验研究。在试验检测过程中要
遥感地学分析复习题 一、名词解释： 1、大气窗口：电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段称为大气窗口。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。考虑各种气体吸收的综合影响，仅有某些波段大气的吸收作用相对较弱，透射率较高。这些能使能量较易通过的波段。 2、图像镶嵌：当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接成一幅后一系列覆盖全区的较大图像的过程。 3、光谱分辨率：是指探测器在波长方向上的记录宽度，又称波段宽度(band width)。光谱分辨率被严格定义为仪器达到光谱响应最大值的50%时的波长宽度。 4、遥感地学分析：遥感地学分析是建立在地学规律基础上的遥感信息处理和分析模型，是综合物理手段、数学方法和地学分析等综合性应用技术和理论，或者能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息理论方法。 5、水体富营养化：是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。 6、植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，通常把能够提取植被的算法称为植被指数。 7、几何纠正：就是纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。 二、问答题： 1、辐射分辨率与空间分辨率的关系？ 瞬间视场IFOV越大，最小可分像素越大，空间分辨率越 低。但是IFOV越大，通光率即瞬时获得的入射能量越大， 辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则 辐射分辨率越高。因此，空间分辨率的增大，伴之以辐 射分辨率降低。
水污染遥感监测的基本原理 水污染遥感指应用地面、航空、航天等遥感平台对河流、湖泊、水库和海洋进行探测，诊断水体的反射、发射、吸收特征的变化，从而实现快速地确定水污染的分布状况和位置的水污染监测方法。水污染遥感常用的仪器有红外扫描仪、多光谱扫描仪、微波系统和激光雷达等。监测对象主要是水面油污染、水中悬浮物、污水排放、赤潮藻类的类型和密度等。 基于遥感的突发性水污染监测应用 刘建东等（2008）基于“3S”技术，利用计算机、通信网络、计算机辅助设计技术手段，通过建立水环境和部分重点污染源的在线监测系统，并运用水污染控制系统研究成果，对水环境污染事故实施有效监控。采用卫星遥感与浑河流域水质准同步监测技术，实现天地一体化模拟实验；采用航天卫星、低空微航、地面监视监测相结合的技术手段，实现水污染事故的应急监控监测；采用GPRS无线传输技术，构建基于“3S”技术的浑河流域水污染事故应急监控系统，实现跨流域江河水质污染自动监测数据的实时传输。 利用遥感技术监测太湖蓝藻水华具有重要的现实意义.基于不同遥感数据,包括MODIS/Terra、CBERS-2 CCD、ETM和IRS.P6 LISS3,结合蓝藻水华光谱特征,采用单波段、波段差值、波段比值等方法,提取不同历史时期太湖蓝藻水华.结果表 明:MODIS/Terra数据可以利用判别式Band2＞0.1和 Band2/Band4＞1提取蓝藻水华;CBERS-2 CCD、ETM和IRS-P6 LISS3数据可以利用Band4大于一定阈值和Band4/Band3＞1提取蓝藻水华;波段比值(近红外,红光＞1)算法稳定,可以发展成为蓝藻水华遥感提取普适模式.同时,本文成功利用ETM和IRS.P6 LISS3数据Band4波段对蓝藻水华空间分布强度进行了五级划分.
资源环境遥感 第一章资源环境遥感及其发展 1.环境遥感的概念： 广义：以探测地球表层系统及其动态变化为目的的遥感技术，可理解为涉及大气、水（包括海洋）、生态环境等所有遥感活动的代名词。 狭义：利用遥感技术探测和研究环境污染的空间分布、时间尺度、性质、发展动态、影响和危害程度，以便采取环境保护措施或制定生态环境规划的遥感活动。此处仅指遥感技术在环境科学研究中的应用。 2.资源环境遥感的特点: 资源环境遥感在数据获取上具有多层次、多时相、多功能等特点，在应用方面具有多源数据处理、多学科综合分析、多维动态监测和多用途的特点。 多空间尺度性 多时间尺度性 多用途性 多学科综合性 3.空间（地面）分辨率： 指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能够把两个目标作为清晰的实体，记录下两个目标物之间最小的距离，是用来表征影像分辨地面目标细节能力的指标。 通常用像元大小、像解率或视场角来表示。 4.光谱分辨率：指传感器所能记录的电磁波谱中，某一特定的波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。 5.时间分辨率：对同一目标进行探测时，相邻两次探测的时间间隔内目标变化情况的分辨能力 6.多空间尺度性： 巨型环境特征（大陆架、洋流等）：千米级，气象卫星、海洋卫星 大型环境特征（资源调查、环境质量评价等）：百米级，陆地系列卫星 中型环境特征（作物估产、污染监测等）：50m尺度，较高分辨率陆地系列卫星 小型环境特征（工程设计、水库建设等）：米级，高分辨率商业卫星或航空遥感7.多时间尺度性： 超短期（台风、森林火灾、污染事故等）：小时，卫星与地面遥感监测结合 短期（洪水、作物旱情等）：天，多时相遥感信息对比分析 中期（作物长势等）：季节，多年遥感数据和抽样统计分析 长期（水土流失、城市变化等）：年，遥感图像和历史资料 超长期（地壳变形等）：遥感图像和其他间接标志 8.多用途性:水环境遥感；大气环境遥感；生态环境遥感；… 9.多学科综合性：遥感；环境；地理信息系统（GIS）；全球定位系统（GPS） 10.国外资源环境遥感进展： 水环境遥感:水域变化、水体沼泽化、富营养化、泥沙污染、废水污染、热污染SeaStar 于1997年8月发射，传感器SeaWiFS（海洋观测宽视场传感器） 大气环境遥感:臭氧监测、气溶胶及微量气体反演（PM2.5、CO2、SO2等）、酸沉降、沙
武汉大学教学实验报告 遥感信息工程学院遥感科学与技术专业2013年12 月8 日 实验名称遥感应用模型实习指导教师XXX萌 姓名XXX 班级10011 学号XXXX 成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具） 1 实验目的 《遥感应用模型实习》是一门综合设计型的实验教学课程，要求我们在学完《遥感应用模型》理论课的基础上，能够运用一些遥感模型的理论知识去解决实际具体的遥感应用问题。 通过运用遥感模型解决实际遥感应用问题的过程，锻炼我们发现问题、分析问题以及综合运用所掌握的遥感理论知识和技术解决实际问题的能力。同时在实践中，加强对《遥感应用模型》课程知识的理解和深化,训练我们实际编程和操作能力，培养我们具体解决某一遥感应用实际问题的能力。 1.1 大气气溶胶光学厚度定量反演实验目的 通过大气气溶胶光学厚度定量反演实习，加强对遥感应用模型课程理论知识的理解，增强用遥感方法解决实际问题的能力。 在了解熟悉MODIS数据的基础上，掌握数据准备、数据预处理、模型建立、数据处理、结果输出以及结果分析等操作过程。 具体要求如下： 1）能对MODIS数据进行格式转换，裁减，图层分离，像元合并，利用角度数据的处理； 2）能对无云的地区进行暗目标提取，并标记处按目标的行列号； 3）了解并熟悉6S模型，掌握气溶胶反演的原理，能建立查找表； 4）了解气溶胶定量反演的过程和步骤，学会对反演结果进行分析。
1.2 气象因子与NDVI 的相关性分析实验目的 1）了解MODIS 数据的特点以及利用MODIS 数据时需要进行的图像预处理工作； 2）通过MODIS 影像，对冬春季小麦种植情况与气象因子的相关性进行分析，了解植被遥感概况和方法； 3）熟悉植被指数，尤其是NDVI ，并分析NDVI 与气象因子的关系； 4）掌握NDVI 及各种遥感数据的处理方法，并在此基础上利用MatLab 制作NDVI 与气象因子相关性成果图。 2 实验基本原理 2.1 大气气溶胶光学厚度定量反演实验基本原理 大气气溶胶是指大气中悬浮的半径小于几十微米的固态或液态微粒。气溶胶在大气辐射收支平衡和全球气候中扮演着重要的角色，是大气物理学中的重要研究对象。气溶胶不仅影响全球变化，而且也是影响区域大气环境质量的主要因素。它是重要的气象参数之一，也是进行大气校正的基础。 6S 辐射传输模式是由法国大气光学实验室（Laboratoired ’ Optique Atmospheri que ）5S 模式基础上发展而来的。6S 模型的适用范围是太阳的短波0.25um-4.0um ，适合计算无云大气的辐射传输，在其程序中大气模型可以自己定义，也可以按程序中的大气模型定义，其中程序自带的大气模型与 LOWTRAN 中6种标准大气模型一致。 在大气气溶胶的反演中，就是利用6S 模型来建立MODIS 数据的第1波段和第3波段的查找表，其中包括了太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角、大气气溶胶光学厚度、地面反射率和表观反射率。太阳天顶角、卫星天顶角和相对方位角分别可以从角度数据的3、4、7波段的余弦图像中利用反余弦函数获得。表观反射率可以通过1、3波段图像，通过定标，乘以对应的定标系数获得。 由于第7波段是近红外波段，其通过定标后获得反射率即可以视作该波段的地表反射率。根据如下公式： 1.249.025.0ρρ= （1） 1.266.05.0ρρ= （2）
遥感监测水环境污染 污染水与清洁水的反射光谱特征研究是水体遥感监测的基础。总的来说，清洁水吸收光的性能较强，这是因为清洁水具有较低的反射率。故水体在一般遥感影像上表现为暗色色调。可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术进行水质监测。在污染物种类繁多的江河湖海各种水体中，通常将其分为热污染、富营养化、海洋石油污染和固体漂浮物等几种类型，以方便使用遥感方法对各种水污染物进行研究。 在富营养化的水体中，其程度可通过叶绿素浓度来反映，浮游生物迅速繁殖，水体兼有植物和水两种光谱特征，光谱曲线随浮游植物的含量的升高越近似于绿色植物的反射光谱。叶绿素主要吸收红光、蓝光而反射绿光。在可见光波段0.44Lm（蓝光）和0.65Lm（红光）处有两个吸收带，但在0.55Lm（绿光）附近有反射率为10%～20%的一个波峰。一般采用0.45～0.65Lm附近的光谱线段调查水体中悬浮物质的数量及叶绿素含量。 海洋环境恶化的重要原因是海洋石油污染和向海洋倾倒废弃物。每年全球超过一千多万吨的石油及其制品排入海洋，这对海洋生态来说是严重的灾难。此外，附近大量的农田化学肥料、城市生活废水和工业污水也随河流汇入海洋，扩大了海洋污染范围，恶化了生态环境，使环境质量下降。应用海洋遥感卫星可以为海洋环保部门提供必需的资料和数据，因为遥感能大范围搜索石油污染和化学污染并估算污染的范围及其扩散情况，从而为海洋环保部门提供了必需的数据和资。 在对水体热污染监测中，热红外图像能定量解译并反映热污染区的温度特征。在热红外波段，由于水体的热容量大，特征明显，其遥感影像辐射低，色调暗。热红外波段影像可以识别与周围水体有显著温差的热污染水体。广西善图科技有限公司