水环境遥感
遥感技术在水资源保护中的应用
遥感技术在水资源保护中的应用水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
然而，随着人口增长、工业化和城市化进程的加速，水资源面临着日益严峻的挑战，如水资源短缺、水污染、水生态破坏等。
为了有效地保护水资源，需要采用先进的技术手段进行监测和管理。
遥感技术作为一种非接触式、大面积、快速获取信息的手段，在水资源保护中发挥着越来越重要的作用。
一、遥感技术的基本原理遥感技术是指从远距离、高空或外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物体的性质和运动状态的现代化技术系统。
在水资源保护中，常用的遥感传感器包括光学传感器（如多光谱扫描仪、高光谱成像仪）和微波传感器（如合成孔径雷达）。
光学传感器可以获取水体的光谱信息，通过分析不同波段的反射率来判断水体的物理、化学和生物特性；微波传感器则能够穿透云层和大气，在恶劣天气条件下进行监测，并且对水体的表面粗糙度和含水量等信息较为敏感。
二、遥感技术在水资源保护中的应用领域（一）水资源调查与监测遥感技术可以快速、大面积地获取地表水体的分布、面积和形状等信息，为水资源的规划和管理提供基础数据。
通过多时相的遥感影像对比，可以监测水体的动态变化，如湖泊的萎缩、河流的改道等。
例如，利用卫星遥感影像可以对大型湖泊和水库的水位变化进行监测。
通过分析水体在影像中的面积变化，并结合实地测量的水位数据，可以建立水位与影像特征之间的关系模型，从而实现对水位的遥感监测。
（二）水污染监测水污染是水资源保护面临的重要问题之一。
遥感技术可以通过监测水体的光谱特征来判断水质状况。
对于富营养化的水体，由于藻类等浮游生物的大量繁殖，会导致水体在特定波段的反射率发生变化。
通过分析遥感影像中这些波段的反射率值，可以估算水体中的叶绿素浓度，从而判断水体的富营养化程度。
此外，对于工业废水和生活污水的排放，遥感技术也可以通过监测水体颜色、温度和透明度等参数的变化，发现污染的源头和扩散范围。
遥感技术应用于水环境监测
遥感技术应用于水环境监测遥感技术是一种通过卫星、航空器和遥感平台等远距离无接触手段获取地球表面信息的技术。
在水环境监测中，遥感技术具有独特的优势和应用前景。
本文将介绍遥感技术在水环境监测中的应用，并探讨其优势和未来发展方向。
一、遥感技术在水质监测中的应用1. 水体传统监测方法的局限性传统的水质监测方法主要依赖于采样、分析和检测等手段，存在取样点有限、数据更新滞后等问题，且无法实现全面的、大范围的监测。
而遥感技术可以通过遥感影像获取水体的空间分布和时序变化信息，能够克服传统监测方法的局限性。
2. 遥感技术在水体富营养化监测中的应用富营养化是目前全球面临的重要水环境问题之一。
通过遥感技术可以获取水体中的蓝藻和浮游植物等生物参数，以及水体中的溶解有机物浓度等信息，可以实现对水体富营养化程度的监测和评估。
3. 遥感技术在水体污染监测中的应用水体污染是另一个需要重视的水环境问题。
遥感技术可以获取水体的反射光谱特征，从而实现对水体中悬浮物、有机物和重金属等污染物的快速监测和评估。
同时，遥感技术还可以通过红外遥感和高光谱遥感等手段，实现对水体中的湖沼水体蓝藻水华等问题的监测。
4. 遥感技术在水体水色监测中的应用水色是水体的一种外观属性，可以反映水体中溶解物质、悬浮物质和藻类等的浓度和组成。
遥感技术可以通过获取水体的遥感影像，提取水色特征参数，从而实现对水体水色的监测和分析。
二、遥感技术在水环境监测中的优势1. 可实现全面、大范围的监测遥感技术可以通过获取遥感影像，覆盖范围广泛，可以实现对较大范围水体的监测，从而获取全面的信息。
2. 高时空分辨率遥感技术可以实现对水体的高时空分辨率监测。
通过卫星遥感和航空摄影等手段，可以获取高分辨率的遥感影像，实现对水体的时序变化和空间分布的精细监测。
3. 监测成本低相比传统的采样、分析和检测等手段，遥感技术的监测成本相对较低。
通过遥感影像可以获取大范围的信息，并且可以实现数据的自动化处理和分析，提高监测效率。
环境遥感技术在水资源监测中的应用
环境遥感技术在水资源监测中的应用随着全球气候变暖越来越显著，水资源短缺成为全球面临的严重问题。
国内外许多研究者和政策制定者都已经开始重视水资源监测和管理，以便更好地处理水资源问题。
其中，环境遥感技术作为一种非常有力的技术手段，在水资源监测中的应用变得越来越重要。
一、环境遥感技术的基本原理所谓环境遥感技术，是指通过感知与记录地球表层特征、状态的一种技术。
主要是通过卫星上的相机、雷达、光谱仪等遥感设备探测地球表面的特征进行观测、测量和分析，从而获得各种环境信息。
二、环境遥感技术在水资源监测中的应用领域环境遥感技术在水资源监测中的应用领域非常广泛。
正是因为它具有非常敏锐和高效的特性，可以通过高精度的遥感观测、数据挖掘和统计分析，从而更好地识别和研究水资源的各种问题。
1. 地表水资源监测环境遥感技术可通过侦测地表水位变化，大幅提高了对地表水的监测能力。
例如，通过对遥感图像的分析和反演，可以得到水体的表面面积、水深等信息。
同时还可以追踪水体的演化过程，反映水环境的动态变化。
2. 地下水资源监测地下水在许多地域经常作为重要的水源供给，它在许多地方易受到人为和自然因素的影响。
环境遥感技术可以通过划分遥感图像中的不同水体类别，进一步提取出地表和地下水的含水层面积和深度等信息。
同时，环境遥感技术也可以通过观测地表地形、机械下降等设备，来判断地下水资源的补给和状态。
3. 水环境污染监测水污染对环境和生态系统造成的损坏非常巨大，也严重限制了水资源的有效利用。
环境遥感技术可以通过对遥感图像中的信息进行分析，把环境污染物的来源和延展规律等因素进行统计和分析。
从而能够更好地识别出水质的变化趋势和发现隐藏的污染源。
4. 季节性水资源变化分析环境遥感技术可以通过分析水资源的季节性变化，更好地预测和规划水资源的使用。
例如，可以监测到冰雪融化的时间和水量、干旱和降雨的季节、洪水发生的时间、水位和流量的变化等。
三、环境遥感技术在水资源领域的实际应用案例1. 基于人工模拟神经网络的水质监测模型该模型可以通过提取遥感图像中的水质特征，结合实时的观测数据，建立水质监测模型。
遥感在水环境监测方面的应用对国家的意义
随着社会经济的快速发展，水资源的保护与管理已经成为国家生态文明建设的重要组成部分，而遥感技术在水环境监测方面的应用对于国家的意义也变得愈发重要。
本文将从多个方面探讨遥感在水环境监测方面的应用对国家的意义。
一、水资源的重要性1. 水资源是生命之源，也是国家生态建设和可持续发展的基础。
无论是农业生产、工业制造还是居民生活，都离不开水资源。
而水的质量和数量的保护与管理对于国家的发展具有重要意义。
二、遥感技术在水环境监测方面的应用2. 遥感技术可以通过卫星、飞艇等高空评台获取整体的、动态的水资源信息，包括河流水系、湖泊水体以及海洋海域等。
遥感技术在水资源监测与管理方面具有独特的优势。
3. 遥感技术可以获取水体的温度、叶绿素含量、浊度、PH值等多种关键参数，实现水质的快速监测和评估。
利用遥感技术监测水质的变化趋势，可以提前预警水环境问题，保障水资源的安全和健康。
三、遥感技术在水环境监测中的应用意义4. 遥感技术可以实现水资源的动态监测，实时获取水资源信息，帮助国家及时了解水资源的变化情况，并进行合理的规划和管理。
5. 通过遥感技术获取的水资源信息可以为国家相关部门提供科学依据，制定有效的水资源保护与管理政策。
这有助于提高水资源的利用效率，保障人民生活用水和农业灌溉水的供应。
6. 遥感技术还可以监测水域环境变化、水生态系统的健康状况，及时发现水污染和环境问题，减少水环境事件的发生，维护国家生态环境的安全。
四、遥感技术在水环境监测中的实际应用案例7. 我国长江流域的水资源监测。
长江是我国重要的水生态系统，遥感技术被应用于长江流域的水资源保护和管理，实现了流域范围内的水资源信息的动态监测，为流域生态环境保护和水资源管理提供了科学的数据支持。
8. 印度河上游水质监测。
遥感技术被应用于印度河上游地区的水资源监测，利用遥感技术获取河水的温度、叶绿素含量等参数，实现了水资源的上线监测与预警，为保护印度河上游地区的生态环境作出了重要贡献。
地表水环境遥感监测关键技术与系统
地表水环境遥感监测关键技术与系统地表水环境遥感监测是利用遥感技术获取地表水环境信息并进行监测与分析的一种方法。
由于地表水环境的复杂性和广泛性，遥感技术成为了一种有效的手段来获取大范围、时空分辨率高的地表水环境信息。
以下是地表水环境遥感监测的关键技术与系统。
1. 数据获取与预处理：地表水环境遥感监测需要获取遥感数据，包括光学影像、雷达数据等。
这些数据需要进行预处理，包括大气校正、几何校正等，以消除数据中的干扰因素，提高数据质量。
2. 水体提取与分类：地表水环境遥感监测的核心是提取水体信息。
通过图像处理算法，可以将遥感影像中的水体与非水体进行分类，得到水体的位置和范围。
3. 水质参数反演：地表水的水质是衡量水环境状况的重要指标，然而水质参数不能直接从遥感图像中获取。
需要利用遥感数据和其他相关数据，通过模型和算法反演水质参数，如浊度、叶绿素-a浓度、总氮、总磷等。
4. 水体动态监测：地表水环境是一个动态的系统，需要不断地进行监测。
遥感技术可以实现对地表水体的动态变化进行监测，如水位、水面面积、水体温度等。
5. 水体污染监测：地表水污染对生态环境和人类健康具有重要影响，因此监测水体污染是地表水环境遥感监测的重要内容。
可以通过遥感技术对水体中的污染物进行监测，如悬浮物、藻类、有机物等。
6. 高时空分辨率遥感数据：为了提高地表水环境监测的效果，需要使用高时空分辨率的遥感数据。
高时空分辨率的遥感数据可以提供更详细的地表水环境信息，对于精细化的监测和分析具有重要意义。
7. 空间数据分析与模型构建：地表水环境遥感监测过程中，需要对大量的遥感数据进行分析和处理。
通过空间数据分析和建立相关模型，可以提取地表水环境变量的信息，为决策提供科学依据。
地表水环境遥感监测系统是将以上技术应用于地表水环境监测的集成系统。
通过整合各类数据和算法，构建起从数据获取到结果分析的一整套流程，并提供可视化和分析工具，以实现地表水环境的全面监测与评估。
遥感技术在水源保护中的应用
遥感技术在水源保护中的应用随着人口的增加和经济的发展，水资源的保护变得越来越重要。
在水资源的保护中，遥感技术发挥着越来越重要的作用。
遥感技术是指通过卫星、飞机和地面遥感设备获取地球表面的信息，包括光学、微波、激光、红外线等多种波段的数据。
遥感技术应用于水源保护中，主要有三个方面：水资源监测、水环境调查和水污染监测。
下面详细介绍一下这三个方面的应用。
一、水资源监测水资源监测是指通过遥感技术对水资源进行实时监测、评估和预报。
遥感技术可以获得地表水体积、面积、水位、水温等水文信息，通过对这些数据进行分析可以实现对水资源的全面监测。
例如，在干旱地区，利用遥感技术可以监测水库、河流和湖泊的水位和水量的变化，预测水资源的利用和分配，为有限的水资源提供有效保护。
二、水环境调查水环境调查是指通过遥感技术对水体及周围环境进行调查，包括水体质量、植被覆盖、土地利用等方面。
遥感技术可以像“千里眼”一样实现对广阔地区的调查，为水环境保护提供数据支持。
例如，在水源地保护中，遥感技术可以监测水源地周围的土地覆盖，识别土地利用变化和水土流失等情况，及时发现和处理可能影响水源的环境问题。
三、水污染监测水污染监测是指通过遥感技术对水污染物进行监测和评估。
通过对遥感图像的处理，可以获取水体中悬浮物、蓝藻、营养盐等污染物的浓度和空间分布信息。
并通过模型仿真等技术进行水污染源定位、污染物扩散预测和污染程度评估。
该技术可以在发生环境污染事件后，快速监测到污染源和污染情况，并及时采取应对措施。
总而言之，遥感技术在水源保护中具有重要的应用价值。
但是，目前该技术在水源保护中还存在一些问题，如分辨率、精度、可靠性等方面还需要不断的提高。
我们还需要加强人工智能和数据挖掘等领域的研究，不断提高遥感技术在水源保护中的应用水平。
对未来的水源保护工作也提供了新的思路和方法。
第五章水问题遥感
R=C+s/(A+BS)或1/(R-C)=B+A/S 此式根据准单散射近似公式得到
R=A+B（1-e-DS)
统一关系式: L=Gordon(S)*Index(S)=A+B[S/G+S)]+C[S /G+S)]e-DS
4、水深校正 在进行海岸带水色遥感时，由于水深较浅，
难免受到海洋底质光谱反射率的影响，使得影 像的光谱信息中包含了海洋底质的光谱特征， 因此要进行水深校正，消除海洋底质的影响。
对于近岸悬浮固体浓度在100mg/L左右， 水深大于20－30米的水体，水体上行辐射率 L(λ)不受底部反射率的影响。对于任何可见光 波段的传感器，其接收到的90％的辐射亮度来 自于水体表层1/K的深度内，K是水中的漫射衰 减系数。)
α＝l/e=(2.7-3.5)/ Zm l为衰减长度
3、水文探测 用所测的亮度温度表示水体温度。
大气中水汽含量对水温测量精度影响较大，因 此，遥感估算水温时，必须进行大气纠正。
海洋遥感图像反差很低，可以获得的信息十分 有限。
海洋的微波辐射取决于两个主要因素：海面及 一定深度的介电常数量；海面粗糙度。
第三章 水环境遥感
第一节 水环境遥感原理
地物三个明显的辐射特征：总辐射水平的高低； 可见光和红外的辐射平衡关系，即光谱整体趋 势；辐射随波段变化的方向和强度。
水体的辐射特征表现在：天然水体对 0.4~1.1μm电磁波的反射率明显低于其它地物， 其总辐射水平低于其它地物，在遥感图像上常 常表现为暗色调；在近红外波段的反射比可见 光波段更低；同时对不同的水体，在可见光波 段，其反射率有较为明显的不同，如随泥沙含 量的增加而增加。
遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究
遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究遥感与地理信息技术在水环境监测与管理中的应用研究随着人类社会的发展，水资源的管理和保护变得越来越重要。
水环境监测与管理是保护水资源的重要手段之一，而遥感与地理信息技术在这一领域中发挥着重要的作用。
遥感技术是通过获取地球表面的遥感图像数据，来获取地球表面的信息并进行分析处理的一种技术。
遥感技术在水环境监测中的应用主要包括以下几个方面：1. 水体遥感监测水体遥感监测可以通过获取水体表面的图像数据，来对水体的面积、水质、水位等进行监测。
这种监测方式具有非常高的效率和准确性，可以大大提高水环境监测的效率和精度。
2. 水资源遥感调查水资源遥感调查可以通过获取地表水、地下水、湖泊、河流等水资源的遥感图像数据，来对水资源进行调查和评估。
这种调查方式可以快速、准确地获取水资源信息，为水资源管理提供重要的数据支持。
3. 水污染遥感监测水污染遥感监测可以通过获取污染物在水体中的分布情况，来对水污染进行监测和预警。
这种监测方式可以快速、准确地发现污染源和污染物扩散情况，为污染防治提供重要的数据支持。
地理信息技术是一种基于计算机科学和地理学的交叉学科，它主要研究如何采集、存储、处理、分析、显示和传输地理信息。
地理信息技术在水环境监测中的应用主要包括以下几个方面：1. 水环境信息系统水环境信息系统是基于地理信息技术的一种管理系统，它可以对水资源、水质、水位、水文等信息进行集成和管理。
这种系统可以提高水环境监测和管理的效率和精度，为水资源保护和管理提供重要的技术支持。
2. 水资源管理地理信息技术可以通过建立水资源数据库和模型，来对水资源进行管理和评估。
这种管理方式可以快速、准确地获取水资源信息，为水资源管理提供重要的数据支持。
3. 水污染防治地理信息技术可以通过建立污染源数据库和模型，来对水污染进行防治。
这种防治方式可以快速、准确地发现污染源和污染物扩散情况，为污染防治提供重要的数据支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1 水环境概述
❖水环境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、和叶绿素含 量的测定，以及污染状况的监测等。
7
2.1 水环境概述-理化性质2
❖化学性质 ▪ 天然水是众多元素和化合物的混合液 ▪ 天然水体是一个复杂的氧化还原系统 •有利于天然水体的自净过程和元素的 迁移转化，但也会产生一些有害的效 应 ▪ 天然水体是一个复杂的缓冲溶液系统 •对外来酸碱类物质有一定的抵御能力， 使天然水PH值保持相对稳定 •对保护水生生物的生长繁殖极为有利
▪ 水体混浊时，影像呈绿色或黄绿色。 ❖ 水面的反射波谱主要受如下因素决定：
▪ 纯水及浮游生物或叶绿素、悬浮物、黄色物质 等水中组分的光学特性；
▪ 浅水、清澈水体底质光学特性； ▪ 日照角度与观测角度； ▪ 水面的入射辐射； ▪ 水表面粗糙度； ▪ 气-水界面的相对折射率。
15
2.2 水环境遥感物理机理
❖ 河水进入海洋，微量元素溶解性发生本质上的 分配，微量元素的浓度和比例都发生变化。
6
2.1 水环境概述-理化性质2
❖ 物理性质 ▪ 温度—水温随季节变化，但月均温低于大气 月均温，且各部分温差不大。 ▪ 臭与味—水中臭与味主要来源于水生动植物 或微生物的繁殖与衰亡。 ▪ 颜色和色度—有机物分解导致水中颜色 ▪ 浑浊度—水中悬浮物和胶体物质对透水光线 的阻碍程度，由泥沙、黏土、有机物导致 ▪ 悬浮物质—主要来自水体所在区域地表 ▪ 电导率—各种无机盐离子使水具有电导率， 天然水电导率低，污染水电导率高 ▪ 溶解气体—溶解氧（DO）
10
2.2水环境遥感物理机理
▪ 在可见光波段0.6um之前，水的吸收少、反 射率较低、大量透射。其中水面反射率约 5%左右，并随着太阳高度角的变化呈3%10%不等的变化；
▪ 水中可见光反射包含水表面反射、水体底部 物质反射及水中悬浮物质的反射3方面的贡 献。
11
2.2水环境遥感物理机理
1）水的光谱特征 ❖ 由水本身物质组成决定，又受各种水状态影响。
12
2.2水环境遥感物理机理
❖ 对于自然水体，反射波谱受水自身光学特性影响外， 还受水体内组分，如浮游生物、叶绿素、泥沙及其 他物质的影响，这些不同组分浓度的增加，往往使 水体反射率升高。
❖ 含泥沙的浑浊水体在可见光-近红外整体反射率增 加，在红光附近出现反射峰，且增长幅度随悬浮泥 沙的浓度与粒径而增加。
2）水体及其组分的光学特性
❖ 就是指它们的吸收和散射特性。 ❖ 对水体的反射波谱影响最大的组分：
❖ 水生生物体中的叶绿素与藻胆素等会改变纯水在 近红外波段的强吸收性，使曲线多少显示出近红 外的“陡坡”效应（图），其程度则取决于水生 生物量的多寡。
❖ 由此提供了遥感监测海洋赤潮和湖泊富营养化暴 发水华的依据。
14
2.2 水环境遥感物理机理
❖ 受水体光谱特征的影响，水体的影像特征表现为：
▪ 水体清澈时，对短波的散射能力强，水体影像 呈蓝色；
遥感地学分析
授课人：卢晓宁 E-mail：lxn@ 成都信息工程学院
Chengdu University of Information Technology
主要内容
1 水环境概述 2 水体的光谱特征 3 水资源遥感 4 水污染遥感
2
2.1 水环境概述
❖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。
8
2.1 水环境概述-水体污染3
❖水体—河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、 海洋的总称。 ▪ 环境学领域把水体当作包括水中的悬浮 物、溶解物质、底泥和水生生物等完整 的生态系统或完整的综合自然体。 ▪ 按区域水体指某一具体的被水覆盖的地 段，如太湖、洞庭湖等。 ▪ 按类型陆地水体和海洋水体。
9
2.1 水环境概述-水体污染3
❖ 水污染分类 ▪ 感官性污染-混浊 ▪ 需氧物质污染-生活污水、食品加工和造纸工 业排放的污染导致水难闻 ▪ 无机污染-酸、碱、无机盐类的污染 ▪ 植物营养物质污染-富含氮、磷的废水 ▪ 有毒化学物质污染-农药、重金属 ▪ 油污染-石油、工业废水 ▪ 病原体污染-医院、畜禽饲养场污水 ▪ 放射性污染-核工业，核电站 ▪ 热污染-热电厂的高温废水
❖ 对于清水（H2O），无任何溶解或悬浮物质： ▪ 浅层表现为无色，水深为浅蓝色。 ▪ 反射波谱从可见光到近红外波段呈递减的趋势： • 在蓝-绿光波段反射率4%-5%， • 0.6um以下的红光部分反射率降到2%-3%， • 近红外部分几乎吸收全部的入射能量，
因此水体在这两个波段的反射能量很小。 ❖ 在热红外，晚上比陆地地物亮，白天则相反。 ❖ 在微波雷达中回波强度因镜面反射而很小。
4
2.1 水环境概述-物质组成1
❖水中溶解固体-天然水中八大离子：Cl-， SO4-，HCO3-，Na+，K+，Ca2+， Mg2+，总量占水中溶解固体的95%以 上。 •海水以Na+ 、 Cl- 占优势 •河水以Ca2+ 、HCO3-占优势。
5
2.1 水环境概述-物质组成1
❖ 水中微量元素-溴、碘、铜、钴、镍、氟、铁等。 ▪ 河水中，绝大多数微量元素集中在悬浮物中， 锰、钍、铅比海水高几十倍 ▪ 海水中，以溶解态形式存在，悬浮态的要比 溶解态的低数百倍到数千倍，甚至铬、铅也 主要呈溶解态，溴比河水高数千倍，硼比河 水高数百倍，锶、碘、氟、锂高几十倍。
❖ 随泥沙含量增加，峰值波长向长波方向移动，但因 其在0.93um处存在近红外的强吸收，峰值波长 位置不越过该值。
❖ 因此，0.6μm~0.7μm左右是定量分析悬浮泥沙 的最佳波段之一。
13
2.2 水体的光谱特征
❖ 近年我国部分水域遭受不同程度的污染，其中最 普遍的是水体富营养化，促使藻类等水生生物大 量繁殖。