水质与土地利用遥感监测技术研究

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1、.水质与土地利用遥感监测技术研究（仇雁翎）1.研究的背景与方向黄浦江上游水源保护区（含淀山湖）为上海市用水的取水地，其水质情况直接关系到市民健康与经济的发展，保护好水资源对上海饮用水安全具有极其重要的意义。但随着经济的高速发展和工业化程度的加剧，上游水质污染和富营养化日益严重，因此必须加强水质的监测和治理。目前，我国内陆水体水质常规的监测方法是先采集水样，然后送至实验室进行水质测定与分析，对水质数据进行后继评价与后继处理。该方法固然可以满足对众多的水质指标进行分析和评价的需求，但是需要耗费较多的人力

2、、物力与财力，而且水样采集受到各种人力、物力和气候、水文条件等因素的制约，采样点布设数量有限，监测周期较长，对于较大的水体，这种监测方法难以有效的对整体水域进行监测，且所得分析结果难以具备一般普遍性的意义，不能满足对水质进行大尺度、动态的监测要求。资源、生态和环境是一个在时空域上的复合系统，系统中各要素相互依存、相互制约而组成一个动态平衡体系，并通过体系本身的自我调节功能维持其相对稳定状态。因此若想有效的保护水环境，必须保护好其所在生态系统的相关要素。为了了解周围土地利用对水质的影响，保护该地区的水

3、资源，有必要对黄浦江上游的陆地生态系统进行监测。遥感（RS）是近几十年发展起来的一门新兴技术，遥感器几何与光谱分辨率的提高，为应用遥感技术进行水体污染监测和研究开辟了新的途径。尤其是近些年来，遥感技术迅猛发展，为监测河流、湖泊等较大的水体提供了新的技术手段。遥感可以大尺度的提供水质信息，并且具有高时间分辨率、连续的特点，在相当大的程度上弥补了在环境水质监测中常规监测方法的不足，这就为环境监测提供了一个卓有成效的新方法。利用卫星遥感信息进行大面积范围内水体浮游植物空间分布及动态的定量分析，能够在一定程

4、度上弥补水面采样观测时空间隔大且费时费力的缺陷和困难，还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向、影响范围以及与清洁水混合稀释的特征，有利于查明污染物的来龙去脉，为科学地布设地面监测点提供依据。卫星遥感还以其特有的周期性优势成为持久监测区域乃至全球尺度上湖泊、水库的有效手段。由于遥感图像具有直观明了、宏观性强的特点，能清楚地反映出区域或整个流域污染现状和空间分布特征。利用多时相遥感数据还可以对同一流域水体污染历史和污染趋势做出研究和预测，为水资源保护和规划以及可持续发展提供动态基础数据

5、和科学决策依据。遥感技术在土地利用监测中的应用，早在1960年国外就利用TIROS和NOAA卫星数据通过植被指数来研究土地利用和土地覆盖变化。美国从航天遥感卫星的问世至1977年11月底，其30%领土的土地利用图和植被覆盖图已编制完成。近二十年来，国外遥感技术在土地资源研究中有了长足的进展，尤其是土地利用分类成为遥感专题制图中最热门的课题，在一些发达国家和发展中国家已广为展开。....2.实验的基础与内容同济大学环境学院赵建夫教授课题组近年来开始关注遥感技术在环境监测中的应用研究，所承担的“遥感技术

6、在黄浦江上游生态环境监测中的应用研究”已于2007年1月顺利通过上海市科委组织的验收。相关指导教师为该项目的研究骨干，长期从事环境监测技术的科研与教学工作，通过该项目的研究，进一步丰富了遥感技术应用的经验，具备开设水质与土地利用遥感监测方面的综合开放性实验的必要条件。本实验以淀山湖及其周边陆地为研究对象，主要研究内容包括：（1）淀山湖水体水质参数的高光谱模型研究：利用高光谱工具测量水体的光谱信号，利用反射率建立叶绿素a、浊度、COD、TP和TN等水质指标的高光谱模型；（2）淀山湖水质参数的多光谱模型

7、研究：利用TM数据建立淀山湖水体水质的反演模型，并对模型进行精度评价，用建立的模型进行水体的空间反演，建立水质的空间分布图；（3）利用TM图片进行土地的分类：分别对相同季节不同年份的遥感图片进行土地分类，在此基础上分析土地的时空变化、动态度变化和综合利用程度变化；（4）利用其他高分辨率图片进行土地的分类：利用其他高分辨率图片对淀山湖周边陆地的利用情况进行分类，并与TM图片的分类结果进行对比。3.实验要求通过本实验要求达到下述目的：（1）学习和掌握文献资料的检索和应用。（2）学习和掌握遥感图片的处理技

8、能，便携式地物光谱仪的使用方法，熟悉相关软件，学习并熟悉各种数据处理方法。（3）巩固实验操作技能，熟练开展叶绿素a、浊度、COD、TP和TN等水质指标的测定。(4)经过对试验结果的分析评价和理论探讨，巩固所学相关基础理论知识，培养和提高科学研究能力。(5)通过整个实验过程，培养和锻炼发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，主观能动性和创新思维得到启发和提高。4.学生应具备的基础知识（1）物理、化学方面的基础知识（2）水质分析实验基础（3）数据统计与分析的基础知识...