基于landsat卫星数据的浑河水质监测及评价

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1、基于Landsat卫星数据的浑河水质监测及评价　　摘要：氨氮和COD浓度是衡量水环境的重要指标之一，对于污染河水的质量监测和评价研究具有重要意义。利用遥感卫星反演氨氮和COD浓度可以对河水的氨氮和COD污染分布和污染程度进行整体监测，为水体的实时动态监测和水污染预警提供有效的技术支持。该文以浑河沈阳抚顺段区域为研究对象，通过采样得到采样区域的水质参数，利用相对应的Landsat遥感影像数据对氨氮和COD浓度进行相关性分析，构建基于水质遥感的反演模型，并应用模型对浑河沈阳抚顺段区域水体中氨氮与COD含量分布进行反演和评价。　　

2、关键词：COD氨氮ENVI浑河　　中图分类号：X832文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0073-02　　浑河发源于抚顺市清原县湾甸子镇长白山支脉的滚马岭西侧，流经清原、抚顺、沈阳、辽中、辽阳等市县，全长415km，流域面积2.5万km2。浑河作为辽宁省水资源最丰富的内河，同时承担了辽宁省中心城市群的工农业生产及生活用水任务。辽宁中部城市群传统的重工业相对发达、人口稠密，浑河中下游的沈抚段，同一河流几十公里之内就流经两座城市，上游城市排入的污染物还未能完全稀释净化，即进入下游城市河段，又接受下

3、游城市排入的废水，造成环境污染的叠加。浑河沈阳抚顺段具有城市相邻、人口密集、工业和制造业发达、生活废水排放量大的特点，对其水质状况进行监测并做出准确合理的评价显得尤为重要。　　近年来，随着遥感科学的不断进步和一些新机器学习算法的出现，水质遥感监测研究逐渐从定性发展到了定量，并且可利用卫星遥感反演的水质指标的种类也大大增加，反演精度也不断提高，极大程度地丰富了水质遥感监测的研究内容。遥感水质监测具有监测范围广、速度快、成本低和便于周期性连续监测的优势，能够发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物特征，与常规方法相比，具有不可替

4、代的优越性。该论文就是借助遥感技术和GIS平台，以浑河沈阳段为研究区域，对浑河内水质参数氨氮含量、（COD）化学需氧量建立适合浑河水质的反演模型，并通过反演结果对浑河沈阳段水体进行水质评价和变化趋势分析。　　1材料与方法　　1.1实测水质数据的采样　　由于氨氮和COD为浑河沈阳段的两种主要污染物，此次水体采样主要采集氨氮含量（NH3-N）和化学需氧量（COD）水体这两项指标。采样时间分别为2015年3月4日、3月27日、4月20日、5月6日、6月1日、6月23日，在浑河进行水体采样，采样点个数为10个。通过GPS精确定位采集

5、10个选定采样点位的表层水样。这10个采样点分别是：长青桥、王家湾坝、新立堡立交桥、东陵大桥、干河子坝、伯官大桥、高坎大桥、下伯官拦河坝、高阳橡胶坝、和平桥和浑河大桥。采样点分布于各个桥底和?蔚祝?河面宽阔、水流平缓便于采样，且分布均匀合理。　　1.2遥感数据的采集和处理　　1.2.1遥感数据采集　　作为对浑河水质的研究和反演的遥感数据源主要采用Landsat7与Landsat8遥感数据，数据的空间分辨率为30m和15m两种。由于外业数据采集时间限制，为满足与卫星拍摄时间相近，2015年3月27日、6月1日选择对应时间的La

6、ndsat7数据，其余4d选择与其相对应的Landsat8数据。从美国地质勘探局（USGS）的Landsat数据下载网站获得了沈阳浑河流域2015年3月27日、5月30日的Landsat7TM数据和2015年3月3日、4月20日、5月6日、6月23日的Landsat8数据影像资料。　　1.2.2遥感数据的处理　　此论文利用遥感平台ENVI软件对数据进行预处理：首先是辐射定标建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮度值之间的定量关系；然后是大气校正消除大气的散射、反射对遥感影像的影响；转坐标系指的是利用ENVI

7、软件中的ConvertMapProjection模块，将目标坐标系设定为经纬度，改变输出图幅的尺寸；最后是图像裁剪，研究人员对需要的位置进行提取，即根据沈阳内浑河的形状和位置对图像进行裁剪。Envi软件平台能够很好地处理landsat卫星数据，通过数据预处理，可以得到感兴趣区域遥感影像的波段数据，是进一步影像解译和数据挖掘的基础。　　1.3研究方法　　自20世纪70年代开始，遥感技术就开始逐渐应用到水体的研究中，随着遥感技术的不断发展和对水质参数光谱特征及算法研究的不断深入，水质遥感从单纯的水域识别逐渐发展到对水质参数进行遥

8、感监测、分析和反演。同样利用遥感研究水质的方法、遥感监测方法也经历了理论分析方法、经验方法（20世纪80～90年代）、半经验方法（20世纪90年代以后）的发展过程。　　此论文采样半经验方法，对各个波段和波段组合与氨氮含量和COD实测值之间的相关性进行分析，选取相关系数最高的波段或波段组合作