隋明祥

摘要：城市黑臭水體是水體污染的一種極端現(xiàn)象，也是目前較為突出的城市環(huán)境問題。傳統(tǒng)黑臭水體監(jiān)測主要依靠地面人工測量，耗時(shí)費(fèi)力，加上采樣點(diǎn)位布置數(shù)量和監(jiān)測頻率有限導(dǎo)致傳統(tǒng)黑臭水體檢測方式對城市黑臭水處理效率低下，效果不理想。大數(shù)據(jù)支持下的遙感監(jiān)測技術(shù)能夠提升城市黑臭水治理成效。為此，文章結(jié)合城市黑臭水出現(xiàn)原因機(jī)理以及遙感監(jiān)測技術(shù)在城市黑臭水治理中的原理，具體分析應(yīng)用遙感檢測技術(shù)優(yōu)化處理城市黑臭水的策略。

關(guān)鍵詞：城市黑臭水;遙感技術(shù);篩查研究進(jìn)展

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）31-0243-02

城市黑臭水體主要是指在城市建設(shè)區(qū)內(nèi)部存在的令人作嘔的水體統(tǒng)稱，黑臭是水體有機(jī)污染發(fā)展的一種極端現(xiàn)象，一般是由于水體缺氧和有機(jī)物的腐敗導(dǎo)致的，在城市化的發(fā)展進(jìn)程下，城市黑臭水污染問題已經(jīng)成為城市發(fā)展建設(shè)需要解決的問題之一。城市黑臭水體通常分布范圍較廣，河寬一般較窄，易受到兩岸環(huán)境的影響。在檢測黑臭水體污染的時(shí)候，傳統(tǒng)的地面采樣監(jiān)測方式獲取的河道水質(zhì)信息十分有限，在一定程度上加大了黑臭水體的監(jiān)測難度。遙感技術(shù)以其宏觀、大面積同步觀測以及持續(xù)觀測的特點(diǎn)能夠?yàn)槌鞘泻诔羲w污染治理提供重要手段的支持，輔助使用大數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)則是能夠在以往的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升城市黑水污染治理成效。

1 城市黑臭水體的成因和機(jī)理

從2015年開始，環(huán)境保護(hù)部門衛(wèi)星環(huán)境使用基地開展了地區(qū)城市黑臭水遙感監(jiān)測施工操作，在具體施工操作中，衛(wèi)星基地應(yīng)用高分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息來收集各種類型的遙感數(shù)據(jù)信息，之后根據(jù)北京地區(qū)的黑臭水水體綜合治理名單開展了一系列遙感監(jiān)測和空間解剖處理工作。從遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)圖像中可以發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)的黑臭水體總體長度是280.75km，有80%左右的成分是輕度黑臭水體，剩下的都是重度黑臭水體。結(jié)合遙感數(shù)據(jù)信息顯示，地區(qū)的黑臭水體數(shù)量較多的是集中在通州地區(qū)，黑臭水體的長度和面積也達(dá)到了最大。在對地區(qū)黑臭水體出現(xiàn)和快速發(fā)展原因進(jìn)行綜合比對分析之后發(fā)現(xiàn)，城市黑臭水體的成因具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

河段水量少、攔流壩建造等致使水體活動不暢，構(gòu)成水環(huán)境容量差，污染物不易分散，易構(gòu)成黑臭河段。北京地區(qū)常年少雨，區(qū)域水資源較少，加上一些河段上游的河水被攔截，使得地區(qū)水資源的應(yīng)用經(jīng)常出現(xiàn)緊缺的問題，污染物在凝聚之后很難在短時(shí)間內(nèi)分散，由此易構(gòu)成黑臭河段。在河道沿岸臟亂差、雨污混流、廢水直排、農(nóng)業(yè)面源污染等致使污染源很多，加上上游來歷及內(nèi)源不易根治，由此形成黑臭河段。另外，黑臭河段大多坐落城鄉(xiāng)接合部地帶，政府部門沒有對河道污水的治理提供必要的監(jiān)督管理，一些河段發(fā)作之后產(chǎn)生的臭氣無法在第一時(shí)間得到及時(shí)處理。

2 城市黑臭水體遙感監(jiān)測

2.1 基本概述

遙感可以概括為借助光、熱、無線電波等電磁能量來探測地物特性的科學(xué)。隨著全國各城市數(shù)字化進(jìn)程的發(fā)展，高分辨率遙感影像和數(shù)字航空影像為“數(shù)字城市”的建設(shè)提供了豐富的數(shù)據(jù)源。遙感技術(shù)以其高分辨率和特點(diǎn)能夠?qū)Τ鞘泻诔羲w進(jìn)行全過程的監(jiān)測。

2.2 遙感技術(shù)在城市黑臭水監(jiān)測中的應(yīng)用

黑臭水體是一種渾濁的污染水體類型，在正常的彩色遙感圖像上可以發(fā)現(xiàn)，黑臭水體一般會呈現(xiàn)出灰綠色的特點(diǎn)。 應(yīng)用遙感技術(shù)，在接近紅外譜段的范圍內(nèi)就能夠發(fā)現(xiàn)黑臭水體和正常水在色澤上體現(xiàn)的差異性特點(diǎn)，之后通過構(gòu)建相應(yīng)的地區(qū)水體遙感識別算法能夠了解到黑臭水體的分布情況。用于城市黑臭水體治理的城市遙感動態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)以地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以3S技術(shù)一體化應(yīng)用為基本核心，結(jié)合專業(yè)遙感處理軟件ENVI，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市范內(nèi)區(qū)域、街道、重點(diǎn)對象的影像特征的采樣和分析。另外，在了解地區(qū)空間信息和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用ArcGIS Engine疊加分析、緩沖區(qū)分析等功能實(shí)現(xiàn)對多時(shí)相城市航空影像數(shù)據(jù)之間、遙感影像數(shù)據(jù)與規(guī)劃編制、規(guī)劃審批成果之間的比對分析，及時(shí)了解城市的土地利用變化情況，結(jié)合實(shí)際提出有針對地黑臭水體遙感監(jiān)測策略。

城市黑臭水體遙感總體篩查情況如圖1所示，根據(jù)圖一發(fā)現(xiàn)在遙感系統(tǒng)的作用下能夠清楚地了解到黑臭水體的空間分布和形成原因。在借助遙感技術(shù)分析各地區(qū)黑臭水體污染實(shí)際情況的基礎(chǔ)上下一步需要進(jìn)一步開發(fā)和驗(yàn)證地面水的水質(zhì)情況，并按照相關(guān)規(guī)范完成相應(yīng)的實(shí)地驗(yàn)證工作，選取城市典型區(qū)域開展星地野外同步試驗(yàn)，打造光學(xué)遙感識別和分級黑臭水體模型，全面把握黑臭水體的實(shí)際情況。

根據(jù)衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用情況發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星遙感在本質(zhì)上是一種遙遠(yuǎn)感知，主要是應(yīng)用天上的衛(wèi)塔來對電磁波儀器設(shè)備進(jìn)行分析，在遠(yuǎn)離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體的情況下來探測目標(biāo)物體。根據(jù)局檢測范圍和波段情況可以將遙感具體劃分為紫外線遙感、可見光遙感、紅外遙感等。

2.3 地理信息系統(tǒng)在黑臭水治理中的應(yīng)用

在治理黑臭水體的過程中，為了能夠更好地確定黑臭水體的地理位置，可以借助地理信息系統(tǒng)來將黑臭水體的地理位置信息統(tǒng)計(jì)整合在一起。首先，利用地理信息系統(tǒng)來及時(shí)獲取重要的信息，實(shí)現(xiàn)信息共享。通過地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能夠在地圖上獲取所需要的各類信息，實(shí)現(xiàn)對各類信息的合理優(yōu)化配置，具體涉及的信息包含電力通信信息、天然氣信息、自來水管道信息、地表水使用情況信息等。在地理信息系統(tǒng)的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)對這些信息的統(tǒng)一化整合處理，節(jié)省工程時(shí)間。其次，打造黑臭水綜合治理網(wǎng)站。城市黑臭水綜合治理人員還可以利用網(wǎng)絡(luò)電腦來獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，完成重要數(shù)據(jù)信的輸入和現(xiàn)場報(bào)告處理。最后，借助地理信息系統(tǒng)提升對城市黑臭水的綜合治理成效。在地理信息系統(tǒng)的作用下， 信息存儲能力不再受到外界環(huán)境的限制，室外工作人員可以利用電腦來獲取黑臭水治理現(xiàn)場的各類信息。同時(shí)，在地理信息系統(tǒng)的作用下，管理人員能夠根據(jù)輸入管線的出入口號碼或者街道名稱來選擇有針對地黑臭水治理策略。

2.4 高空間分辨率遙感技術(shù)監(jiān)管整治工程進(jìn)展

高空間分辨率主要是指遙感圖像上能夠具體細(xì)分的最小單元的尺寸和大小，通過高空間分辨率能夠表征影像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)的指標(biāo)。目前衛(wèi)星遙感的空間分辨率已從最開始幾十公里的氣象衛(wèi)星圖像逐步發(fā)展為目前更高級別的高分辨率圖像。

從高空間分辨率影像應(yīng)用發(fā)展實(shí)際情況來看，這類分辨影像主要以國外的商業(yè)衛(wèi)星為基本研究對象，成本價(jià)格較高，無法滿足全國范圍內(nèi)的城市黑臭水精細(xì)化治理和監(jiān)測要求。在高分系列、資源衛(wèi)星的不斷發(fā)展下，城市黑臭水工程得到了進(jìn)一步發(fā)展，在多個(gè)階段都取得了相應(yīng)的發(fā)展成績。高分遙感監(jiān)測圖像字啊城市黑臭水整治之前的河段疏通、淤泥清理、河道改道等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。

3 城市黑臭水體遙感監(jiān)測未來發(fā)展

遙感監(jiān)測技術(shù)在使用的過程中體現(xiàn)出監(jiān)測范圍廣泛、使用成本費(fèi)用低廉、發(fā)展速度快的特點(diǎn)，在河水污染治理和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到了充分的應(yīng)用。在高光譜、空間衛(wèi)星傳感器的不斷完善下，遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對城市污染水的綜合化、動態(tài)化監(jiān)督管理，通過這種監(jiān)督管理及時(shí)發(fā)現(xiàn)黑臭水體，提升黑臭水體的綜合治理成效。但是從發(fā)展實(shí)際情況來看，黑臭水體遙感監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)和使用仍然處于一種初步發(fā)展階段，在具體發(fā)展的過程中仍然面臨大量技術(shù)和業(yè)務(wù)問題需要解決。城市黑臭水體遙感監(jiān)測的未來發(fā)展還需要進(jìn)一步優(yōu)化以下幾個(gè)方面的工作：第一，打造完善的以溶解氧為基本指標(biāo)的評價(jià)體系。城市黑臭水體的治理關(guān)鍵是采取有效措施改善水體的溶解氧情況，讓水體逐漸恢復(fù)健康。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要相關(guān)人員積極借鑒大數(shù)據(jù)技術(shù)形式以水體的溶解氧為基本核心，打造包含透明度、色度等多項(xiàng)指標(biāo)的黑臭水體綜合評價(jià)指標(biāo)。第二，應(yīng)用綜合手段治理黑臭水體。黑臭水體出現(xiàn)的本質(zhì)原因是污染物的輸入超過了河流的承載力。為了能夠平衡和降低這種污染，需要相關(guān)人員在黑臭水以往治理方法的基礎(chǔ)上補(bǔ)充其他技術(shù)手段。第三，采取有效措施改善生態(tài)條件。通過增加河流水的生態(tài)條件能夠在一定程度上改變城市水體氧氣缺乏的問題，有效防止水體被外界污染物的污染。第四，打造路邊綠化帶，提升水資源的自我凈化能力。在治理黑臭水體的時(shí)候相關(guān)人員需要采取有效的措施嚴(yán)格控制有色有味氣體的排放，并在岸邊進(jìn)行綠化改造，成立河道保潔效果良好的長效性運(yùn)行管理機(jī)制。 在岸邊植物、沉水植物的綜合應(yīng)用下能夠改變水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動方式，使得地區(qū)發(fā)展能夠擁有更多自凈能力良好的水體。

4 結(jié)束語

綜上所述，遙感手段在黑臭水體的綜合整治、監(jiān)測和評價(jià)方面具有范圍廣、速度快、成本低等優(yōu)勢，能夠?yàn)楦鱾€(gè)地區(qū)黑臭水的篩查、管理、整治提供重要支持，促進(jìn)城市黑臭水體的治理成效。為此，在未來，需要相關(guān)人員積極應(yīng)用遙感技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等進(jìn)行城市黑臭水體的綜合治理。

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