遙感技術在河流水質環境監測中的應用

關鍵詞：遙感技術；河流水質；環境監測；數據采集

中圖分類號：X87 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）05-0062-03

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.05.016

Abstract： In orderto explore theapplication ofremote sensing technology in river water qualityand environmental monitoring，this paper takesariver waterenvironment monitoring projectin Binjiang district，Hangzhou cityastheresearch object，andanalyzes the specificapplication of remote sensing technology in water qualityand environmental monitoring. Analysis suggests that remote sensing technology can effectively improve the eficiency and spatial coverage of water qualityand environmental monitoring，butitstillneedstobecombined with traditional monitoring methods toensuredata accuracy.Inthefuture，itisnecessary tostrengthentheinnovationofremotesensingdataprocessing technology，promote interdisciplinary technology integration，and further enhance theapplication efectofremotesensing technology in water quality environmental monitoring.

Keywords： remote sensing technology; river water quality; environmental monitoring; data collection

隨著全球水資源短缺和水污染問題的日益嚴峻，水質監測成為保障水環境安全、推動可持續發展的關鍵環節。傳統的水質監測方法多依賴人工采樣和地面監測站點，存在監測范圍有限、數據更新滯后等局限性。遙感技術憑借其廣泛的空間覆蓋、實時性和高效性，逐漸成為河流水質監測的重要工具。遙感影像的采集與分析可以快速、全面地獲取水質信息，有效識別水體污染情況。這不僅為水環境管理提供科學依據，也促進環境保護工作的精準化與智能化。因此，探索遙感技術在河流水質環境監測中的應用，具有重要的理論價值和現實意義。

1河流水質環境監測中遙感技術的具體應用

為了應對日益嚴峻的水污染問題，遙感技術被廣泛應用于河流水質環境監測。以杭州市濱江區某河道水環境監測項目為例，該項目選擇兩條具有代表性的河道進行監測，分別為河道1和河道2。河道1周圍有大量的居民區和小型商業設施，而河道2則位于少量工業企業的影響范圍內[。該項目的核心目標是通過多光譜遙感技術進行快速、精準的水質監測。河流水質監測的具體目標是評估水體中的氮、磷等營養物質含量，防止水體富營養化引發藻類暴發，同時監測河道中可能存在的黑臭水體。

1.1采集河流水質環境數據

在河流水質監測項目中，數據采集是遙感技術應用的關鍵環節。項目采用先進的無人機載多光譜遙感系統，配備多個不同波段的傳感器，可獲得高分辨率的多光譜影像數據。在適宜的光照條件下，無人機根據預設航線在河道上空飛行，飛行高度控制在 100m 左右，以確保遙感影像的清晰度和精確度。在飛行過程中，傳感器采集的多光譜數據涵蓋可見光和近紅外波段，這些波段對水體中的葉綠素、懸浮物等物質具有高度敏感性。為了確保遙感數據的準確性，項目還采用繩索加水采樣器的方法，每條河道設置多個采樣點，采集水面下 0.5m 處的水樣。這些水樣被迅速送至專業實驗室進行化學分析，以獲取實際水質數據，如葉綠素a、懸浮物濃度和化學需氧量。

1.2基于遙感數據評估水質情況

基于多光譜遙感數據，水質評估過程需要結合圖像處理技術，分析水質參數。首先，項目組將獲取的遙感影像數據進行幾何校正，以消除飛行姿態、地形起伏等因素對影像精度的影響，確保空間定位的準確性。接著，圖像的輻射定標過程將遙感傳感器記錄的數字量轉換為實際的輻射亮度值，以統一不同波段的輻射量度，便于后續分析。精確標定采樣點在遙感影像上的位置，能夠為數據匹配和分析提供有效的空間參考。數據處理后，項目組利用特定波段組合和水質反演算法，生成河道水體的富營養化程度分布圖。分析結果表明，河道1約 30% 的區域呈現輕度富營養化，尤其在靠近生活小區的排水口附近，水體的氮磷含量較高，為藻類繁殖提供豐富的營養源。而河道2的富營養化情況較輕，僅在靠近工業企業排放口的局部區域出現輕微富營養化現象，這可能與工業廢水處理后仍殘留一定的營養成分有關。將遙感數據與水質實測數據相結合，可以對河流水質狀況進行動態監測和空間分布分析，為水體管理和環境治理提供科學依據[2]。

1.3依靠遙感影像識別高污染水體區域

遙感影像在識別高污染水體區域方面具有顯著優勢。項目組將遙感影像中近紅外波段捕捉的水體反射特征與現場調查數據相結合，能夠準確識別出該區域的污染熱點。河道1的監測數據表明，該區域存在一段約 200m 長的黑臭水體，造成這一現象的主要原因是長期的污水排放和水流不暢。這些因素導致水體中的有機物質大量積累，經過厭氧分解后，釋放出惡臭氣體，如硫化氫，進而使水體呈現黑臭狀態。相比之下，河道2整體水質較好，但在某些低洼地段，水流交換緩慢，水體呈現出較差的感官性狀，存在一定的黑臭風險。

2河流水質環境監測中遙感技術應用效果提升的建議

2.1加強技術創新研發，開發高性能、強適用的傳感器

為了提升河流水質環境監測中遙感技術的應用效果，環境監測部門應加大技術創新的投人，通過與科研機構、企業的合作，促進高性能傳感器的研發，以提高遙感系統監測河流水質變化的敏感度和精準度。同時，傳感器還應具備較強的適應性，能夠在不同的水質條件下穩定運行。例如，針對高濁度水體或黑臭水體，應研發適用于特定波段的傳感器，以便準確反映水體中污染物的濃度。不僅如此，還應當深入研究河流生態環境特點，結合不同區域、不同季節的水質變化規律，優化傳感器的光譜響應范圍和靈敏度，使其精準捕捉各類水質參數的細微變化[3]。

2.2引入人工智能技術，提高水質環境監測數據精度和處理效果

在遙感技術應用中引入人工智能技術，可以顯著提升水質環境監測數據的精度與處理效果。首先，環境監測部門應當搭建數據采集與分析平臺，整合遙感數據和人工智能技術，構建水質環境監測的智能化系統。通過深度學習和機器學習算法，可以對海量遙感影像數據進行高效分析，自動識別和分類不同的水質污染類型[4。其次，人工智能技術能夠優化遙感數據的處理流程，如自動化的數據清洗、噪聲消除和特征提取等，減少人工干預和錯誤，提升數據的準確性和一致性。此外，基于人工智能的預測模型可以實現水質變化的實時預警，分析水體中營養鹽、懸浮物、藻類等污染物的動態變化趨勢，提前預測潛在水質問題，進而采取有效的防治措施。環境監測部門應加強與科技企業和研究機構的合作，推動人工智能在水質環境監測中的應用，提升監測數據處理的智能化水平，從而提升整體監測效能。

2.3建立分層監測體系，加密監測站點設置

為了提高遙感技術在水質環境監測中的應用效果，環境監測部門應建立分層次、覆蓋全面的監測體系，并加密監測站點的設置。首先，應根據河流的流域特征、污染來源及水質變化情況，設計不同層次的監測網絡。在重點污染區域，如工業排放口和城市污水排放點，應設置高密度的遙感監測站點，以便實時捕捉水質變化。其次，在遙感監測的基礎上，還應結合地面監測點的布設，進行多源數據的融合分析，形成立體化的監測網[5。通過分層監測體系，有效提高對河流水質的監控精度與時效性。同時，加密監測站點設置，尤其是在復雜水體或流域范圍較大的地區，彌補遙感數據在某些細節方面的不足，增強監測網絡的可靠性。此外，隨著技術的發展，可以通過無人機等靈活的監測方式，在難以到達或不易覆蓋的區域，進行靈活、高效的水質監測，以提高整體監測的廣度和深度[。

2.4依據實際監測情況，科學聯用其他監測技術

遙感技術具備廣泛的應用潛力，但在一些特定條件下仍存在局限。為此，環境監測部門應根據實際監測情況，科學聯用其他監測技術，以彌補遙感技術的不足。一方面，可以將遙感技術與地面水質傳感器結合使用。通過在監測點布設水質傳感器，實時監測水體的化學需氧量、氮、磷濃度等關鍵指標，將地面數據與遙感數據融合，為水質評估提供多維度的支持[]。另一方面，可以結合傳統的水樣采集與分析方法，采用遙感數據進行長期趨勢分析和空間分布研究，以提高監測結果的準確性與可靠性。

2.5定期組織專業培訓，提高監測人員綜合能力

為了確保遙感技術在水質監測中的有效應用，環境監測部門應定期組織專業培訓，提升監測人員的綜合能力。首先，應制定系統的培訓計劃，涵蓋遙感數據處理、圖像分析、設備操作等方面的內容，確保監測人員掌握必要的專業技能。其次，培訓內容應緊跟技術發展步伐，及時引入最新的遙感技術和數據處理方法，以保持監測團隊的技術領先性。最后，環境監測部門還應鼓勵監測人員進行跨學科的學習，如人工智能、大數據等領域的培訓，以提升其數據分析和問題解決能力。定期的專業培訓不僅能提高監測人員的技術水平，還能夠增強其對監測設備的操作熟練度，減少因操作不當導致的技術故障或數據偏差，從而保證監測結果的準確性與可靠性。

2.6完善設備維護體系，加強遙感設備更新養護

遙感技術的有效應用離不開設備的穩定運行，因此環境監測部門應建立完善的設備維護體系，加強遙感設備的更新與養護。首先，應建立健全設備維護管理制度，明確設備維護的責任主體、維護周期、維護內容和操作規范，確保設備維護工作有章可循。其次，要加強維護人員的專業培訓，提高其對遙感設備的故障診斷和維修能力，確保設備出現故障時能及時修復。此外，要設立設備維護專項資金，保障設備日常維護、零部件更換以及定期校準等工作的順利進行。最后，應當密切關注遙感技術發展動態，根據河流水質監測的實際需求和設備運行狀況，制定合理的設備更新計劃，及時淘汰性能落后的設備，引入先進的遙感監測設備，提升監測工作的質量和效率。

3結論

遙感技術在河流水質環境監測中的應用為水質管理提供創新型手段，能夠高效、準確地識別污染區域并監測水質變化。然而，隨著技術的不斷發展，未來仍需要進一步完善相關技術體系。環境監測部門應加強對遙感技術與其他技術的融合應用，推動人工智能、大數據等新興技術的深度結合，以提高監測的精度和實時性。同時，加強設備更新與人員培訓，提升技術創新和應用能力，為水環境保護和治理提供更加科學、有效的支持。

參考文獻

1長光禹辰信息技術與裝備（青島）有限公司.多光譜遙感在杭州某河道富營養化及黑臭水監測中的應用[EB/OL].（2023-06-27）[2025-02-21].https：//www.youuav.com/news/detail/202306/56382.html.

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