高光谱遥感技术在水环境测中运用分析

高光谱遥感技术在水环境测中运用分析

周莹

盐城市大丰生态环境局 江苏盐城 224100

摘要：随着科技的不断进步和应用的拓展，高光谱遥感技术在水环境测中获得了广泛关注和应用。高光谱遥感技术是一种能够获取物体或环境光谱信息的遥感手段，通过对不同波段的光信号进行采集和分析，能够提供详尽而全面的信息。基于此，本文简单讨论高光谱遥感技术在水环境测中运用优势，深入探讨运用要点，以供参考。

关键词：遥感技术；生态监测；便捷定位

前言：高光谱遥感技术在水环境测中的运用不仅能够提供丰富的光谱特征信息，还能够通过与其他环境参数结合分析，实现对水环境中各种污染物、营养物质、悬浮物、藻类等的精确监测与定量分析。这种技术的应用使得水环境监测工作更加高效准确，为相关部门和科研机构提供了重要的数据支持，同时也为水环境保护和管理提供了科学依据。

1.高光谱遥感技术在水环境测中运用优势

高光谱遥感技术在水环境测中具有以下几点优势：第一，多光谱信息获取能力。高光谱遥感技术可以获取大量连续波段的光谱信息，可以在水体中探测到更多的细微变化。这有助于提取水体的特定特征，如水质变化、水色、水体透明度等。第二，高空间分辨率。高光谱遥感技术可以提供较高的空间分辨率，也可以获取到较小尺度的水环境信息。这对于识别和监测较小的水体特征、如水体污染、悬浮颗粒物等具有重要意义。第三，实时监测能力。高光谱遥感技术可以进行快速的数据采集与处理，实现对水环境的实时监测。这有助于提前发现和响应水体变化，对于水污染事件的监测和紧急响应具有重要意义。第四，非接触性。高光谱遥感技术可以通过航空或卫星平台对水体进行观测，无需直接接触水体，减少了对环境和人员的干扰。同时，非接触性也使得遥感技术具有较大的遥测范围和覆盖面积，可以更全面地监测大片水域。第五，多源数据整合。高光谱遥感技术可以结合其他遥感数据和地面观测数据，如雷达数据、激光数据等，进行多源数据整合分析。这有助于提高对水体相关信息的解释和理解。综上所述，高光谱遥感技术在水环境测中具有多光谱信息获取能力、高空间分辨率、实时监测能力、非接触性和多源数据整合等优势。这使得高光谱遥感技术成为水环境监测与管理中重要的工具之一。

2.高光谱遥感技术在水环境测中运用要点

2.1水生态监测

高光谱遥感技术在水环境监测中的应用已经成为一种重要的工具。通过使用高光谱遥感技术，可以有效地获得水体的光谱信息，帮助科学家们进行水生态环境的监测和分析。下面是高光谱遥感技术在水生态监测中的要点：第一，数据获取。高光谱遥感技术可以通过搭载在飞机、航天器或卫星上的传感器，获取水体的高分辨率光谱数据。这些数据可以包含水体的各种光谱信息，包括光的反射率和辐射能量等。第二，光谱解译。通过分析水体的光谱数据，可以获得关于水体中所含物质的信息。不同的物质对不同波长的光有不同程度的吸收和反射，因此可以利用这些特征来判断水体中的成分，如悬浮物、溶解有机物、藻类等。第三，水质参数估算。基于高光谱遥感技术获取的反射光谱数据，结合定量模型，可以估算水体的一些关键水质参数，如浊度、叶绿素浓度、溶解氧含量等。这些参数对于水体的生态健康状况评估具有重要意义。第四，水体类型分类。高光谱遥感技术可以帮助判断水体的类型，例如湖泊、河流、沿海区域等。同时，还可以检测水体的植被分布情况，如湖泊周围湿地植被、海藻分布等。第五，异常事件监测。通过监测水体的光谱数据，可以及时发现并监测到水体中的异常事件，如蓝藻暴发、水华事件等。这些异常事件可能对水体生态系统造成破坏，及时监测可以帮助采取相应的措施。第六，跨时空监测。高光谱遥感技术可以实现对水体生态环境的长时间监测和追踪。通过连续监测水体的光谱数据，可以了解水体的时空变化规律，并及时发现水体生态环境的变化趋势[1]。

2.2水体边界定位

高光谱遥感技术在水环境测中的应用不仅可以用于水体的边界定位，而且是一种有效的方法。通过高光谱遥感技术，科学家们可以利用水体的光谱信息对水体进行边界定位及监测。下面是高光谱遥感技术在水体边界定位中的要点：第一，光谱形态特征。不同类型的水体在光谱上会有不同的表现。通过对水体光谱形态特征的分析，可以识别出水体的边界。例如，湖泊和河流一般在波长较大的红外区域表现出较低的反射率，而陆地则有较高的反射率。通过比较不同波段的反射率，可以较准确地画出水体的边界。第二，水体悬浮物的识别。水体中的悬浮物对光的散射和吸收有一定的影响。通过高光谱遥感技术，可以分析水体中悬浮物的光谱特征，并进一步判断水体边界的位置。一般来说，水体边界处的悬浮物浓度往往较低，因此可以根据浓度变化来识别水体边界。第三，光学水质参数监测。高光谱遥感技术可以获取水体的高分辨率光谱数据，结合光合成反应和水体物理化学特性，可以估算水体的一些光学水质参数，如叶绿素浓度、浊度等。通过分析这些参数的空间分布，可以判断水体边界的位置。第四，水体类型分类。利用高光谱遥感技术，可以将水体按照类型进行分类，例如湖泊、河流、沿海水域等。不同类型的水体在光谱上有一定的差异，通过比较不同波段的光谱数据，可以判断水体的类型，进而确定水体的边界位置。第五，辅助监测方法。高光谱遥感技术可以与其他监测方法相结合，例如激光雷达、多光谱遥感等，以提高水体边界定位的准确性。不同的技术方法结合使用，可以互相补充，提供更全面、准确的水体边界信息

[2]。

2.3水体辐射校正

高光谱遥感技术在水环境测中的应用不仅可以用于水体的监测，还可以进行水体辐射校正。水体辐射校正是一种重要的处理步骤，用于消除大气和水体对遥感数据的影响，以获取更准确的水体信息。下面是高光谱遥感技术在水体辐射校正中的要点：第一，大气校正。高光谱遥感数据在传输过程中会受到大气的吸收和散射影响，造成遥感数据的变形。为了消除这种影响，需要进行大气校正。大气校正是通过模拟大气光谱的吸收和散射特性，将遥感数据中的大气影响从中消除。常见的大气校正方法包括大气校正模型、大气可见光谱校正等。第二，水体吸收校正。水体对不同波段的光有不同的吸收特性，这会对水体的遥感数据产生影响。为了消除水体吸收的影响，需要进行水体吸收校正。水体吸收校正是通过模拟水体对不同波段的光吸收特性，将水体吸收效应从遥感数据中去除。常见的水体吸收校正方法包括基于反射率模型的参数估计方法、归一化水体指数等。第三，悬浮物和底质校正。水体中的悬浮物和底质对遥感数据的反射率有一定的影响。为了消除这种影响，需要进行悬浮物和底质校正。悬浮物和底质校正是通过模拟和估计水体中的悬浮物和底质光谱特性，将其影响从遥感数据中消除。常见的悬浮物和底质校正方法包括基于反射率模型的参数估计方法、比色指数法等。第四，影像配准。影像配准是将遥感图像与地面真实位置进行匹配和校正，以消除图像变形和扭曲，确保水体辐射校正的准确性。常见的影像配准方法包括特征点匹配、控制点匹配等。第五，正则化。正则化是一种常用的处理步骤，用于将辐射校正后的遥感数据转换为与观测物理量具有线性关系的量，以便进行进一步的分析和应用[3]。

结束语：高光谱遥感技术在水环境测中的运用已经显示出了惊人的潜力和广阔的应用前景。通过光谱信息的获取和分析，能够深入了解水体的特征和污染状况，为水环境的保护和管理提供科学有效的手段。

参考文献：

[1]戚亚丽.基于旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术研究[J].南方农机,2022,53(20):66-68.

[2]杨含成.高光谱遥感技术在智慧农业中的应用研究[J].南方农机,2022,53(20):156-158.

[3]王亚利.基于旋翼无人机的农业低空高光谱遥感技术分析[J].南方农机,2022,53(14):81-83.