（西藏自治區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)中心，西藏拉薩 850000）

1.遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

利用遙感信息技術(shù)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)時(shí)，主要依據(jù)來源于水體及污染物的光譜特性。通常情況下，對(duì)水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)時(shí)采取的是遙感影像技術(shù)，該技術(shù)主要是通過遙感影像對(duì)水體進(jìn)行分析，從分析數(shù)據(jù)中獲得其分布、泥沙、有機(jī)質(zhì)、化學(xué)污染等狀況基本情況，此外還包括水深、水溫等狀況。通過系列分析后，再對(duì)該區(qū)域的水資源和水環(huán)境等做出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，為相關(guān)部門提供重要的技術(shù)支持。利用遙感技術(shù)不但可以快速的監(jiān)測(cè)出水體污染源的類型及位置分布，還可以監(jiān)測(cè)出水體污染的分布范圍等。

1.1 對(duì)水體中植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過剩的監(jiān)測(cè)

當(dāng)水體中的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過多時(shí)就會(huì)污染水質(zhì)，常見的江河湖泊中的水華及海洋中的赤潮都是因此形成的。針對(duì)水體中因植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過量造成的污染，利用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過分析水體的反射吸收及散射太陽輻射能形成的光譜特征，再與植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過量時(shí)的水質(zhì)參數(shù)及濃度間的關(guān)系，建立一個(gè)植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過量時(shí)的水質(zhì)參數(shù)定量遙感反演的模型，再對(duì)各水質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行詳細(xì)的分析，最后再建立一個(gè)適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)過量評(píng)價(jià)模型。通過遙感技術(shù)對(duì)湖泊、海洋營(yíng)養(yǎng)過量化進(jìn)行檢測(cè)，能密切的觀測(cè)到其空間分布及動(dòng)態(tài)。該技術(shù)具有可監(jiān)測(cè)的范圍較廣，速度較快、成本相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)需要長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的優(yōu)勢(shì)也很明顯。同時(shí)，在使用該技術(shù)的過程中還能監(jiān)測(cè)到一些常規(guī)方法較難發(fā)現(xiàn)的污染物排放源地，遷移擴(kuò)散方向，影響波及的范圍等重要問題。由此表明，遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)比較明顯[1]。

1.2 水體中懸浮固體的監(jiān)測(cè)

在水體中懸浮固體的成分多少是衡量這一水域水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一，在一定區(qū)域水中的懸浮固體（SS）不但能作為水體污染物的示蹤劑，還對(duì)含沙量多少、水體透明度、水色等光學(xué)性質(zhì)等有著直接的影響。一般情況下，在對(duì)可見光遙感監(jiān)測(cè)時(shí)水中懸浮物質(zhì)的最佳波段為：0.58um～0.68um，該波段對(duì)水中的泥沙反應(yīng)最為敏感。在對(duì)水體進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)，盡量選擇與懸浮物質(zhì)濃度相關(guān)性較為接近的波段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際測(cè)得的懸浮物質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣就可以很好地建立特定波段輻射值及懸浮固體濃度之間的關(guān)系模型，再進(jìn)行反演，便可以得出有效的懸浮固體的濃度值。

1.3 對(duì)油脂及“廢熱”污染的檢測(cè)

通過遙感技術(shù)對(duì)油脂污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染源，迅速確定污染區(qū)域，及時(shí)對(duì)污染油脂含量做出估算，還能通過對(duì)污染區(qū)域的不間斷監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確得出溢油擴(kuò)散方向和速度，從而預(yù)測(cè)出將會(huì)影響到的區(qū)域。熱污染主要是人類活動(dòng)造成的，人類因日常必需的活動(dòng)而產(chǎn)業(yè)的水體排放出來的“廢熱”會(huì)引起水體增溫，這種增溫效應(yīng)會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生一定程度的污染。由此產(chǎn)生的水體熱污染不僅會(huì)對(duì)水生生物的多樣性造成直接的影響，嚴(yán)重時(shí)還可以對(duì)局部生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，從而影響到人類自己的生產(chǎn)生活。目前，對(duì)水體熱污染最有效的監(jiān)測(cè)手段就是遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，在使用該技術(shù)時(shí)通常采用的探測(cè)方式是：熱紅外遙感、微波遙感，這兩項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在這一領(lǐng)域。

2.遙感技術(shù)在水體監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

在對(duì)水環(huán)境進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，通常情況下采用的是遙感影像技術(shù)。該技術(shù)主要是通過遙感影像對(duì)水體進(jìn)行分析，以獲得所測(cè)水環(huán)境的分布情況，所含泥沙、有機(jī)質(zhì)，被化學(xué)污染的情況等；還包括水深、水溫等基本信息。從測(cè)得的數(shù)據(jù)中對(duì)該區(qū)域的水資源及水環(huán)境做出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，為相關(guān)部門提供技術(shù)支持。

2.1 水體的光譜特征

當(dāng)太陽的光照射到水面時(shí)，大部分光線入射到水體，只有少部分，約占3.5%的光被水面反射到空中。太陽光入射水體后，幾乎全部被水體吸收。小部分被水中的懸浮物，主要是泥沙、有機(jī)質(zhì)等再次反射；還有一小部分投射到水底后被水底吸收和反射，還有一小部分再返回水面折回到空中。因此，水面反射光、懸浮物反射光、水底反射光、天空反射光等都是遙感器所能接收到的輻射。此外，不同的水體水面性質(zhì)，水體中懸浮物的性質(zhì)和含量、水深和水底特性等也不相同。所以會(huì)造成傳感器上接收到的反射光譜特征存在一定的差異[2]。

2.2 水體界線的確定

在可見光的范圍內(nèi)，水體的反射率不超過10%，一般為4%～5%，總體上比較低，同時(shí)隨著波長(zhǎng)的增加而逐漸降低，到0.6μm處約2%～3%，超過0.75μm后，水體幾乎是全吸收。因此，在近紅外遙感的影響上，通常清澈的水體會(huì)變成黑色。所以，為了能夠清晰的區(qū)分出水陸界線，確定地面上有無水體覆蓋，建議選擇近紅外波段影像。同時(shí)需要表明的是，當(dāng)水體在微波在1mm～30cm范圍內(nèi)時(shí)，其發(fā)射率約為0.4%，處于較低水平。在平坦的水面，后向散射微弱，因此測(cè)試?yán)走_(dá)影響上水體成為黑色。所以在確定洪水淹沒的范圍時(shí)通常采用用雷達(dá)影像，這樣也可以起到很好的效果。

2.3 對(duì)水體中懸浮物質(zhì)的判定

（1）泥沙的判定。根據(jù)光譜反射特征含泥沙的水體與清水之間存在的差異。首先，在反射波譜曲線方面含泥沙水體整體是高于清水的，隨著泥沙量的不斷增加，差異也越來越大；其次，波譜反射峰值會(huì)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)（即“紅移”），在0.75μm處清水的反射率接近零，而含泥沙的水體在0.93μm處其反射率才接近與零；此外，隨著水體中懸浮泥沙量的不斷增多，可見光對(duì)水體的透射能力逐漸減弱，反射能力則加強(qiáng)。如藍(lán)光和綠光，這些波長(zhǎng)較短的可見光對(duì)水體穿透能力相對(duì)較強(qiáng)，能反映出水面下一定深度的泥沙分布狀況[3]。（2）葉綠素的確定。對(duì)于水體中的葉綠素來說，其濃度與水體反射光譜特征的關(guān)系：首先，隨著水體中葉綠素量的不斷增加，綠光波段的反射率也逐漸增高，此時(shí)藍(lán)光波段的反射率卻在下降；其次，當(dāng)水面葉綠素中的浮游生物濃度增加時(shí)，雖然近紅外波段仍有一定的反射率，但是該波段影像中的水體卻不呈黑色，而是灰色，或者是淺灰色。

2.4 探測(cè)水體溫度

在熱紅外波段下，水體明顯具有熱容量大的特征。尤其在白日，水體吸收儲(chǔ)存了大量的太陽輻射，這些太陽輻射表現(xiàn)在遙感影像上則為熱紅外波段輻射低，呈暗色調(diào)；到了夜晚，水溫高出地表溫度，反射輻射則較強(qiáng)，在熱紅外影像上為高輻射區(qū)，則呈現(xiàn)出為淺色調(diào)。通過此方法可尋找出向溫泉這樣的泉水。

2.5 探測(cè)水體污染

雖然遙感技術(shù)目前在水體污染探測(cè)方面還有待提高，但是在水體發(fā)生以下狀況下，遙感技術(shù)還是可以派送用場(chǎng)：首先，當(dāng)水體污染物濃度嚴(yán)重超標(biāo)且水面顏色出現(xiàn)顯著變，并與普通水色有較大的差異時(shí)可以采用遙感技術(shù)進(jìn)行探測(cè)；其次，當(dāng)水體出現(xiàn)高度富營(yíng)養(yǎng)化，有機(jī)污染嚴(yán)重，浮游生物濃度高時(shí)，此時(shí)水域與常規(guī)水體的差異也可以在近紅外波段影響上被探測(cè)出來；最后，在水體受到嚴(yán)重?zé)嵛廴?，且溫差與周圍水體存在明顯不同時(shí)，在熱紅外波段影像上可以被探測(cè)甄別。

2.6 探測(cè)水體深度

在利用遙感技術(shù)探測(cè)水體的深度時(shí)效果會(huì)更顯著：首先，當(dāng)水體處于平靜、清澈狀態(tài)時(shí)，藍(lán)光波段對(duì)水體的透射性能非常強(qiáng)，所以水體底部的反射波也會(huì)非常強(qiáng)，此時(shí)在藍(lán)光波段影像上顯示的灰度便可以有效反映出水體的深度。其次，在水體含沙量較低的情況下，可以通過對(duì)藍(lán)光波段與綠光波段的比值進(jìn)行比較的方法探測(cè)出相對(duì)水體的深度。

3.結(jié)語

遙感技術(shù)具有速度快、準(zhǔn)確性高、信息廣的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各類生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作中。該技術(shù)在生態(tài)環(huán)境中的廣泛應(yīng)用，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了更加準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)，同時(shí)，監(jiān)測(cè)效率也得到了很大的提升，為我國的生態(tài)環(huán)保工作做出了重大貢獻(xiàn)。