第六章_水环境遥感.ppt

单击 此处编辑 母版标题样 式主要内容1水体的光谱谱特征2水资资源遥感3水污污染遥感单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性从水体中得到的遥感光谱信号是多种信号的复合 体，它包括了大气散射及水面、水底的反射以及水 体中多种综合因素的散射辐射波长为 ￿的遥感光 谱信号的传播过程如下图所示 ：单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性v 由高度为Z的传感器接受到的遥感光谱信号L可用下式表 示：单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性v 上图和上式可以看出，由于水体的透光性和水面 的反射性，由传感器接受到的水体遥感光谱信号包 含了来自大气、水面、水体以及水底各个不同层次 的光谱信号，是一个经过 了叠加的综合信号包括 了水体中叶绿素的光谱信号、悬浮泥沙、污染物、 流场等的光谱信号水体遥感是复杂的单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性纯水在 400～ 1100 nm之间的吸收和散射 特性单击 此处编辑 母版标题样 式6.1 水体的光谱特性上图为纯 水在400-1100nm之间分辨率为1nm的 吸收和散射特性。

然而,就多种传感器的表面水质监测 而言,还必须 知道波谱段探测信号的反演能力因为适当的波段 划分,选择 和组合会带来许多优点:减少数据的选择 过程,优化波段组合算法,并减少多波段组合引起的 噪声影响等水中某些成分对波谱信号的散射远远 大于水分子 本身对波谱信号的散射不同水质呈现出不同的光 谱特性单击 此处编辑 母版标题样 式不同叶绿素含量水体的反射光谱曲线 6.1 水体的光谱特性单击 此处编辑 母版标题样 式不同泥沙含量水体的反射光谱曲线 6.1 水体的光谱特性单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感v 水体遥感原理水既可以吸收也可以散射通过水汽界面的波 谱辐 射能量 (Ed)，但水的散射会增加天空辐射能 量(Eu)，而水的吸收则会同时减少 Ed和 Eu遥 感探测的波谱信息就是这种吸收和散射过程综合 作用的结果单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感遥感在水文水资源方面的应用，包括水资源 的调查 、流域规划、水域面积分布及变化、径流 估算、水深、水温、冰雪覆盖、土壤水分监测 、冰 雪监测 、河口海岸带及浅海地形调查 、海洋调查 研究等方面特别是在人类足迹难以到达的荒凉地 区，遥感技术可成为水文、水资源调查 的有效手 段。

单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感利用遥感图像可进行海岸带岸线测 量、河口 及近岸悬浮泥沙迁移，以及海洋环境监测 ，诸如 海水温度、盐度、水深、洋流、波浪、潮沙等海洋 诸要素的测量，对海洋的开发具有重要意义遥 感图像可提供大尺度、现实 性强、多层次、全天候 、客观逼真的丰富信息，为海洋研究及指导海洋渔 业生产提供了基础 单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感v水文要素遥感研究 遥感技术能观测 地球表面信息，而不是传 统上某点的观测值 ，并可观测 一些传统 方法观 测不到的水文变量近年遥感技术的发展和应用 ，对水文科学的进展起重大的推动作用1）水位-面积和流域界定（2）水深探测（3）水温探测（4）径流估算单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式全球海面温度分布6.2 水资源遥感单击 此处编辑 母版标题样 式全球海面温度分布SST data example from April 1999单击 此处编辑 母版标题样 式单击 此处编辑 母版标题样 式6.2 水资源遥感v 水域变化监测遥感研究自然历史变迁，尤以研究水域的演 变最为突出，效果明显。

这是因为，一是水域面 积大，变化快，形态独特；二是水在各波段具有明 显的特性；三是水域演变后多能在原地保留一定湿 度和形态， 即“痕迹”较为 明显因而，在遥感图 像上图斑清晰，信息丰富，较易辨别 （1）河流、水系变化（2）湖泊演变（3）河口三角洲演变（4）海岸带演变单击 此处编辑 母版标题样 式2001年1月15日FY-1C观测到的渤海海域海冰监测图 像 单击 此处编辑 母版标题样 式2001年2月15日FY- 1C观测到的渤海海域海冰监测图 像 单击 此处编辑 母版标题样 式 276.3 水污污染遥感水污污染遥感监测监测 及其与常规规方法的区别别：利用遥感技术能迅速、同步地监测大范围水环境质量状况及其动态变化，在这 些方面弥补了常规监测手段的不足，因此引起许多环境科学工作者的重视近些年来出现了“水 质遥感”和 “污染遥感”研究课题，它们分别对自然水体和污染水体的水质（或污染物）进行遥 感研究就精度而言，遥感方法通常低于常规监测方法，但遥感技术正是通过这种精度上的损失 ，换取了水环境研究的区域性、动态性和同步性，这正是把遥感技术应用于水环境研究的意义所 在单击 此处编辑 母版标题样 式 286.3 水污污染遥感水污污染遥感监测监测 适用范畴：从原理上说，遥感传感器记录的是地表物体的电磁波辐射特性（强弱变化及空 间变化），因此只有在较大程度上直接或间接影响水体的电磁波辐射性质的水环境化学物质才有 可能通过遥感技术加以探测，并非所有水环境化学研究的内容都可以辅以遥感手段。

单击 此处编辑 母版标题样 式 296.3 水污污染遥感水污污染遥感监测监测 方法：利用遥感技术研究水环境化学包括定性和定量两种方法定性遥感方法是通过 分析遥感图像的色调（或颜色）特征或异常对水环境化学现象进行分析评价的，这往往需要了解 水环境化学现象与遥感图像的色调（或颜色）之间的关系，建立图像解译标志定量遥感方法建 立在定性方法的基础之上，为了消除随机因素的影响，通常需要获得与遥感成像同步（或准同步 ）的实测数据，以标定定量数学模型单击 此处编辑 母版标题样 式 306.3 水污污染遥感水污污染种类类：在江河湖海各种水体中，污染物种类繁多为了便于用遥感方法研究各种水污 染，习惯上将其分为富营养化、 悬浮泥沙、 石油污染、 废水污染、 热污染和 固体漂浮物等几种类 型单击 此处编辑 母版标题样 式 污污染类类型生态环态环 境变变化遥感影像特征富营营养化浮游生物含量高在彩色红红外图图像上呈红红褐色或紫红红色,在MSS7图图像上呈浅色调调悬悬浮泥沙水体浑浊浑浊在MSS5像片上呈浅色调调,在彩色红红外片上呈淡蓝蓝、灰白色调调, 浑浊浑浊 水流与清水交界处处形成羽状水舌石油污污染油膜覆盖水面在紫外、可见见光、近红红外、微波图图像上呈浅色调调,在热红热红 外图图 像上呈深色调调,为为不规则规则 斑块块状废废水污污染水色水质发质发生变变化单单一性质质的工业废业废 水随所含物质质的不同色调调有差异,城市污污水 及各种混合废废水在彩色红红外像片上呈黑色热污热污染水温升高在白天的热红热红 外图图像上呈白色或白色羽毛状,也称羽状水流固体漂浮物各种图图像上均有漂浮物的形态态316.3 水污污染遥感水污污染的遥感影像特征： 单击 此处编辑 母版标题样 式 遥感参数 测测定项项目地面分辨率 (m)光谱谱分辨率 (￿￿m)波长长范围围 (nm)摄摄影周期视场视场 角(离铅铅直 方向的角度)摄摄影范围围 (km￿￿km)石油污污染10-30——紫外、可 见见、微波2-4小时时 （1天）注意光晕晕200￿￿200 （20￿￿20）悬悬浮泥沙200.15 （0.15）350-800 400-7002小时时 （1天）0￿￿-+15￿￿ （-5￿￿-+30￿￿）350￿￿100 （10￿￿10）固体废废物100.15 （0.15）350-800 400-7005小时时 （10天）0￿￿- +15￿￿ （-5￿￿-+30￿￿）35￿￿35 （10￿￿10）热污热污 染30温度分辨率 ￿￿0.2￿￿C (￿￿1￿￿C)10- 20￿￿m (10- 14￿￿m)2小时时 （10天）——35￿￿35 （10￿￿10）富营营养化1000.05 （0.15）400-7002天 （14天）0￿￿- +15￿￿ （0￿￿- +30￿￿）350￿￿350 （35￿￿35）赤潮300.015 （0.015）400-7005小时时 （2天）0￿￿- +15￿￿ （-5￿￿- +30￿￿）350￿￿350 （20￿￿100）326.3 水污污染遥感水质质遥感对对影像的要求：单击 此处编辑 母版标题样 式 336.3.1 水体富营营养化（1）基本概念当大量的营养盐进入水体后，在一定条件下引起藻类的大量繁殖，而后在藻类死亡 分解过程中消耗大量溶解氧，从而导致鱼类和贝类的死亡。

这一过程称为水体的富营养化水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华因占优势的浮游藻类的 颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮单击 此处编辑 母版标题样 式 346.3.1 水体富营营养化（2）危害富营养化会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从 而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都 对水生动物有害，造成鱼类大量死亡同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优 势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体 和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类单击 此处编辑 母版标题样 式 356.3.1 水体富营营养化因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准 的水，也会中毒致病富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题单击 此处编辑 母版标题样 式 36单击 此处编辑 母版标题样 式 37单击 此处编辑 母版标题样 式 38单击 此处编辑 母版标题样 式 39单击 此处编辑 母版标题样 式 40单击 此处编辑 母版标题样 式 41单击 此处编辑 母版标题样 式 42太湖水华单击 此处编辑 母版标题样 式 43太湖水华单击 此处编辑 母版标题样 式 44单击 此处编辑 母版标题样 式 45单击 此处编辑 母版标题样 式 466.3.1 水体富营营养化（3）遥感监测监测反映水体富营养化程度的最主要因子是叶绿素，其中又以叶绿素-a最 为突出。

叶绿素遥感是基于不同浓度浮游植物有着不同的辐射光谱特性不同浓度浮游 植物的光谱特征曲线在0.44￿￿m处出现明显的吸收（辐射微弱）；在 0.52￿￿m处出现“节点”在“节点”处，水面反射率随叶绿素浓度变化不大 在0.55￿￿m附近，普遍出现辐射峰值而且水体叶绿素浓度越高，其辐射峰值 也越高这就是叶绿素遥感的波谱基础单击 此处编辑 母版标题样 式 47赤潮既可发生在远海大洋，但更经常地发生在河口、内海、港湾等沿海海域在我国沿海，如渤海湾至南海沿岸均多次发生赤潮，尤其是 1998年 3、 4月间，在珠江三角洲和香港沿岸，7月在杭州湾，9月在渤 海湾发生了严重的赤潮，对沿海生态系统产生了很大的危害，使经济受到了巨大的损失 单击 此处编辑 母版标题样 式 48科学研究和现场观测表明，赤潮生物的存在是赤潮能否发生的一个关键赤潮 生物的生长需要一定的外部环境条件，包括海水的富营养化、温度、盐度、海表面的光照、海水 的稳定性以及海面风的强度等海水的温度、盐度和海表面的光照程度决定了赤潮生物的生长速率，气象和海 洋因素则决定了赤潮生物对光和海水营养的利用程度 单击 此处编辑 母版标题样 式 49HY-1卫星遥感资料在海洋赤潮监测、预警方面的应用利用：HY-1卫星遥感资料反演生成的离水辐射率、 叶绿素a浓度和 海 表温度分布产品，研究形成了HY-1卫星遥感赤潮信息的双波段比值和温度模型、基 于主成分分析方法的模型等。

利用上述赤潮信息提取模。