基于GF-1 WFV影像与神经网络模型的水库水质多参数反演研究

利用国产GF-1 WFV影像和神经网络建立多光谱遥感影像水质多参数定量反演模型,能实现高效率、大范围、连续空间的水库水质多参数变化监测,探究了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,并为湖长制和湖泊富营养化评估提供技术支持。以广东省佛山市一中型水库为例,基于GF-1 WFV影像,利用神经网络模型建立了东风水库叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_Mn)5个水质参数与影像数据间的定量反演模型,5个水质参数反演模型预测值与实测值之间的决定系数R²均达到0.8以上,平均相对误差均在40%以下,研究结果证实了国产卫星影像于水质遥感反演的可行性,研究成果可为水库的水质和富营养化监测提供参考。     

基于GF-1/WFV的钱塘江叶绿素a和总悬浮物浓度遥感估算

为了探究高分一号(GF-1)卫星对河流水体水质参数遥感反演的效果,使用GF-1卫星数据的16 m分辨率的GF-1/WFV传感器数据和地面实测数据,基于地面实测光谱反射率数据模拟WFV波段组合,构建水体叶绿素a和总悬浮物浓度遥感模型,从而对钱塘江流域杭州段水体水质参数进行估算。研究结果表明:基于B1-B3差值的二次多项式模型可用于叶绿素a浓度估算(R²=0.83,RMSE=0.74 μg/L),基于B3波段的二次多项式模型可用于总悬浮物浓度的估算(R²=0.92,RMSE=1 mg/L);通过模型应用于准同步的GF-1/WFV数据,较好反映了低潮位钱塘江杭州段水体叶绿素a和总悬浮物浓度的空间分布,为高分一号卫星数据遥感监测钱塘江水色参数做出了有益的探索性工作。研究方法及结果对其他流域河流水色遥感研究具有参考价值。     

基于GF-1遥感影像的河湖水域面积提取

针对水环境遥感监测需求,开展基于GF-1卫星影像的河湖水面信息提取。以怀洪新河为例,在对水体与背景地物波谱特征变化趋势分析基础上,对比阈值法、谱间关系法、水体指数模型法等3种常用方法在河流水域面积提取上的差异,以目视判断与精度分析对提取结果进行分析,结果表明,对于怀洪新河等大型的河流、湖泊等水体信息,水体指数阈值法提取结果精度最高,且具有水陆区分度高和误识别率低的特点,适用于解决大型水体目标快速提取问题。     

基于遥感的内陆水体水质监测研究进展

从遥感数据、反演方法和水质参数三方面综述了水质遥感监测的研究进展,介绍了国内外常用遥感数据,对比了分析法、经验法、半经验法、机器学习和综合法五种反演方法的优缺点,总结了叶绿素a、悬浮物、有色可溶性有机物等光敏参数和化学需氧量、生化需氧量、总磷和总氮等非光敏参数的研究进展。目前内陆水体水质遥感监测在卫星传感器的针对性、反演算法的时空局限性、水质参数光谱特征的复杂性、大气校正的精确性和特殊类型水体的水质监测等方面还存在问题;指出未来水质遥感监测应围绕新型遥感数据、通用反演模型、不同光谱特征、精确大气校正和特殊水体分类等方面开展。     

基于蚁群算法的水质模型参数估算

文章介绍了蚁群算法的原理、特点,继而将其用于求解实际的水环境模型参数的估值问题,并对求解结果进行了分析。     

基于GF-1卫星数据的洱海干季水质时空变化监测

为探究2014～2019年洱海干季水质变化规律及其驱动因子,选用2014～2019年1月和11月GF-1号卫星遥感影像资料,以叶绿素a浓度、透明度、富营养化指数这3个指标为研究标的开展洱海水质反演.结果表明:①时间上,2014～2019年洱海叶绿素a浓度和富营养化指数逐年降低,透明度逐渐增加,洱海干季水质呈好转趋势.②...     

基于机器学习的浐灞河水质参数遥感反演研究

西安市浐灞河水资源丰富,但受周边市区工业化与城市化开发的影响,水质较差。近年政府对浐灞河进行了重点治理,为观测其治理效果,以浐灞河下游河段为研究区,基于Sentinel-2卫星遥感影像,首先利用水体指数法提取了研究区河段水体,然后利用人工神经网络算法(ANN)与随机森林法(RF)构建总氮(TN)和高锰酸盐指数(CODMn)水质参数反演模型,获取了整个水域水质参数的空间分布和变化特征。研究结果表明：ANN反演结果整体优于RF,ANN水质参数反演模型在该地区有良好的适用性,且精度满足模拟要求;研究区TN和CODMn浓度值整体上分布较为均匀且波动较小,部分区域出现高值,同时TN与CODMn也呈现出一定的季节性规律,与沿岸和上游的人类活动有关。     

基于Landsat-8卫星遥感反演内陆河湖水质参数

以太湖为研究区,使用Landsat-8卫星OLI数据和无人机高光谱数据,对研究区CODMn、DO、TN、TP、NH₃-N等5项水质参数进行遥感定量反演研究,通过各水质参数与遥感数据波段组合分析,构建高拟合度的水质参数反演模型,为内陆水体水质参数遥感定量反演提供理论基础。     

基于多源遥感数据的森林生物量估算模型研究

探讨了利用光学遥感图像HJ1B和多极化L波段微波遥感数据ALOS/PALSAR建立森林生物量估算模型的方法,利用统计回归方法建立了4种模型:1利用雷达图像ALOS/PALSAR后向散射系数和实测生物量建立的生物量回归模型;2利用多光谱图像HJ1B进行混合像元分解(spectral mixture analysis,SMA)后的组分图像与雷达图像ALOS/PALSAR进行图像融合建立的生物量回归模型;3利用多光谱图像HJ1B进行混合像元分解后的组分图像与实测生物量建立的生物量回归模型;4利用HJ1B图像的NDVI指数与实测生物量建立的生物量回归模型。对4种模型估算的生物量进行了对比分析。结果表明:第2种方法融合后图像与森林地上生物量之间存在较好的定量关系,估算生物量与实测生物量一致性较好,估算生物量精度优于其他模型结果。利用光学和微波图像协同遥感能够有效地提高森林生物量估算的精度,但并非所有的融合方法都能提高生物量估算的精度。利用雷达和光学图混合像元分解法进行植被生态系统监测研究具有一定的应用潜力。     

丹江口水库水质的遥感监测

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。根据丹江口库区2012年3月25日和8月9日的两幅HJ卫星遥感影像,结合同步的实测水质参数,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a(Chl_a)浓度、总磷(TP)浓度和水体透明度(SD)进行了定量反演研究。结果显示,无论是枯水期和丰水期,丹库和汉库入库口的Chl_a浓度和TP浓度都要高于其他区域,而入库口区域的SD要低于其他区域。通过分析14项实测水质指标的主成分分析结果和丹江口库区LULC遥感解译结果发现,枯水期库区TP主要来源于库区上游城镇生活污水和工业废水,而丰水期TP主要来自于农业面源污染。SD反演结果还显示,由于汉江上游降雨量大,水土流失严重,使得汉库水体透明度明显低于丹库。利用Chl_a反演结果对丹江口水库的水体营养状态进行分析后发现,在丹库、汉库入库口区域以及水体流通性较小的狭小水体,水库水体达到了轻度富营养化状态,因此,应该加强对库区面源污染的控制和生态环境修复。     

河北平原农业灌溉水质监测评价

为及时掌握灌溉农业水环境的状况及变化趋势,参照农田灌溉水质评价标准,分流域选取11个监测项目,对农业灌溉水质进行了连续2年的监测,采用污染指数法对监测结果进行评价。结果表明,除个别灌溉水质存在单项超标外,地表灌溉水、地下灌溉水水质的综合污染指数均小于1。总体而言,地表灌溉水、地下灌溉水水质完全符合农业灌溉水水质要求,灌溉用水是安全、可靠的。     

北京村镇供水设施水质监测的工作探讨

做好村镇供水设施水质检测与监测工作,是保证村镇供水设施水质卫生安全,促进村镇供水工程长期有效运转的重要措施。介绍了北京市村镇供水工程概况及水质监测现状,分析了当前北京市村镇供水工程在水质监测方面存在的主要问题,提出了加强北京市村镇供水工程水质监测、保障饮水安全的建议和做法。     

苏北地区灌溉农业水质监测分析

为掌握农业灌溉过程中水环境的变化情况,对苏北地区地表水、地下水水质进行了连续五年监测。结果表明:地表灌溉水、地下灌溉水水质综合污染指数均小于1,但有升高的趋势;灌溉退水中部分污染物浓度较灌溉水上升,个别单项指标超标,但不构成综合污染。提出解决制约农业可持续发展重要因素———灌溉农业用水问题的几点建议。     

云南大理苍山十八溪水质监测评价

为了摸清云南苍山十八溪水量水质现状,进一步掌握洱海入流的水量水质状况,从而实现对洱海更好的保护,对十八溪出山口与入湖口进行了丰、平、枯3次的水质水量同步监测,分析评价了苍山十八溪出山口和入水口水质现状及水化学类型。结果表明,十八溪出口水质均为Ⅰ、Ⅱ类,但入湖口水质较差;2004~2008年入湖口水质总体呈恶化趋势。污染源主要为农业面源污染、手工业生产活动及水土流失。     

枯水期郑州市缓流水体水质动态监测评价及提升策略探讨

从维护城市缓流水体的健康角度,对郑州市东风渠郑东新区段进行了3年为期14个月(2011-2013年,枯水期自11月至翌年5月)的水质(COD、氨氮、总磷)动态监测。结果表明:该缓流水体在枯水期水质均为劣Ⅴ类,一些断面在部分时段甚至处于重污染状态,主要污染因子为COD,其CODMn含量介于40~75 mg/L之间,并间或有氨氮和总磷指数超标;该缓流水体属于有机型污染水体,但具有转变成与富营养化并存的复合污染趋势。目前东风渠郑东新区段恢复水质面临的最大问题是缺水,必须从本质上及时寻找补充源(拥有丰富的水量和较好的水质),并建议分别从水量保障、生物修复、生态系统重建以及高效管理等几方面,多举措提升水质,恢复水体功能。     

南水北调中线工程输水干线水质监测站网规划

从南水北调中线工程沿线的自然环境和工程实际出发,对南水北调中线工程输水干线水质监测站网的规划原则、监测站分类、站网布设及监测方案进行了研究。根据设站目的将水质监测站分成4种类型,规划布设了重点监测站4个、基本监测站3个、辅助监测站11个和流动监测站4个,并对不同发展阶段的监测项目、采样时间和频率进行了分析,为今后监测站网的详细设计提供依据。     

Water quality characteristics of two reservoir lakes in eastern Connecticut, USA

The Mansfield Hollow Lake (MHL) and Willimantic Reservoir (WR) are two reservoirs located in eastern Connecticut in the north‐eastern USA. The MHL was constructed by the US Army Corps of Engineers in 1952, being primarily fed by the Fenton, Mount Hope and Natchaug Rivers. The WR lies downstream from the Mansfield Hollow Dam. The physical and chemical characteristics of MHL, WR, and the three streams discharging into them were intensively evaluated during four sampling quarters in 2001 and 2002. This study focused on possible sources of eutrophication, and occurrence of trace amounts of selected priority pollutants, in the sediments and waters of MHL and WR. Analytical results for total dissolved nitrogen and phosphorus and chlorophyll‐a indicated that, in terms of eutrophication status, the waterbodies can be classified as mesotrophic. Comparison of the analytical results in this study to historical limnological data reported for lakes in southern New England and eastern Connecticut indicates that the median levels of total nitrogen, total phosphorus, dissolved inorganic carbon, calcium, magnesium, and iron measured in this study were higher than previously reported median values.     

中国水质管理的现状、问题及挑战

简述水质管理的基本内涵,分析中国水环境质量现状及流域未来的水污染发展趋势。指出了现行水质管理体制及政策手段存在的问题和不足,并针对这些问题,提出了加强水质管理、完善相关体制政策的若干建议。     

在线监测技术在供水水质监测方面的应用

常规实验室监测技术已无法在第一时间获取水污染的信息,而在线水质监测技术则是快速获取水质信息最有效的手段。本文通过在线监测技术的分析,介绍了在线监测参数和仪器设备的选择,这对于保护供水水源地水质安全具有重要作用。