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生态环境行业解决方案

综合利用遥感卫星、空中无人机、视频监视系统、无人船以及水文遥测设备等多样化的数据采集手段,利用遥感卫星进行大范围引导式的监测,通过高分辨率卫星、无人机和地面设备等手段对饮用水保护区等针对性区域进行精细监测,另外还通过以高光谱为主并联合多时相的水环境遥感数据,实现对水体水质、污染源等方面的大范围、高效监测,包括污染源分布、水质监测、海水水质分级监测、赤潮监测等多个部分,为生态环境局的饮用水水源地保护、水质把控、海洋突发灾害应急响应等工作提供客观有力的数据支撑,有效节约人工排查的人力成本、时间成本和资金成本,对生态环境污染防治和监测起到较大作用。

n 污染源分布

以入河排污口、入海排污口为监测对象,利用高光谱卫星影像对该区域整体水系的水质状况(叶绿素浓度、溶解氧及悬浮泥沙含量)进行反演,基于高分辨率影像对入河排污口入海排污口是否存在水色异常水面、浮萍生长水面进行排查,同时以水质遥感反演结果作为辅助工具综合分析提取出疑似污染源,最后将其与土地利用类型解译结合起来判断其污染源类型(农业污染、生活污染、工业污染等),每月提供专题产品及分析报告。

从入河排污口调查摸底的情况看,规模以上入河排污口开展自行监测和监督性监测的情况较好,但规模以下入河排污口的监测体系较为薄弱,大部分规模以下入河排污口没有开展自行监测和监督性监测,这些入河排污口虽然规模上较小,但是数量多而且散乱分布,其中可能存在生活污水直排入河的情况,严重威胁河流水质,存在巨大隐患。此项专题能有效监督性检测规模以下的排污口,对入河排污口规范整治专项行动工作具有较重要的指导意义,同时为大范围水环境质量调查工作提供技术参考


n 水质监测

本专题以在用集中式生活饮用水水源为监测对象,采用遥感监测手段结合现场实测数据对该水域的水质状况(5个水质重要指标)进行调查,进行长期动态的遥感监测。利用高光谱遥感影像数据进行叶绿素a、悬浮物、溶解氧、总氮、总磷浓度反演,得到饮用水水源各水质参数浓度分布图,分析水库、泵站范围内水质状况的空间分布特征,计算水源五项指标(叶绿素a、悬浮物、溶解氧、总磷、总氮)的平均值,判断溶解氧、总磷、总氮三项指标是否达到第二类/第三类地表水标准值,辅助水源地水质监管工作,为水源地预警监控提供科学合理的技术支撑。

生态环境局每月会公开《市级集中式生活饮用水水源水质状况报告》,监测方式为按照国家地表水环境监测技术规范的要求,在水库泵站设置采样点采集水样利用遥感卫星进行大面积范围内水质情况的空间分布及动态的定量分析,能够在一定程度上弥补水面采样观测的缺点,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,为科学的布设地面监测点提供依据。同时遥感水质监测也有其劣势:内陆水水体物质组份的复杂性以及卫星传感器与实际需求的矛盾决定了问题解决的难度,水色遥感在一些关键问题上仍没有实质性进步,离水质监测的业务化尚有一段距离;定量水质理化参数精度易受季节、天气、水文等多种因素影响,光学遥感的绝对定量精度低,但相对的趋势精度高,因此长期的监测对于趋势性的判断会比较准确。本专题与业务科室采用的传统水质监测方法相结合,互相配合弥补其劣势、发挥其技术优势。



n 城市裸土提取

城市裸土包括未利用裸露地表、城市施工工地以及施工后未及时处理的裸露土地等。由于没有植被覆盖,裸地严重影像区域生态环境,也不利于局部水土保持;城市裸地易导致地面扬尘,PM2.5源解析表明,扬尘是大气颗粒污染的重要来源之一。提取并研究城市裸地空间分布对于城市景观美化、土地可持续利用、大气环境保护等相关管理决策具有重要意义。

使用高空间分辨率和高光谱卫星影像监测裸土的分布,监测表层为土质,基本无植被覆盖的土地,包括未利用裸露地表、城市施工工地以及施工后未及时处理的裸露土地。利用计算机解译方法结合目视解译方法提取出目标范围内所有裸土,制作裸土分布图,摸清裸土现状,使用遥感技术手段实现对城市裸土的常态化监测,为生态环境局大气环境管理科大气污染防治工作提供辅助支持。


n 饮用水水源地环境监测

根据《集中式饮用水水源地规范化建设环境保护技术要求》(HJ 773—2015),水源地一级保护区内不得有与取水或保护水源无关的任何建设项目或活动。本专题基于高分辨率影像开展每月一次的饮用水水源地环境监测,主要是针对一、二级饮用水源地的违建、违法用地情况,土地利用变化情况,尤其是湖塘、采水口保护范围内的养殖和人工建设及周边环境进行监测,获取影像成像时的建筑物、垃圾填埋场等疑似违建的位置分布、面积等信息,作为基础数据提供给水生态环境科,为其开展饮用水水源地生态环境保护和水源地监控管理工作提供技术支持



n 海水水质分级监测

常规海洋水质等级监测是利用水质浮标数据或专业航次实地取样分析水质要素浓度,然后利用插值方法对整个海域进行插值处理,获得海域整体的水质情况,该类方法除浮标或者实测点位数据精度较高以外,其他区域插值得到的水质结果无法判断准确度或精度,而卫星遥感技术的大面积、准实时、经济的技术优势,是水质环境监测与评价的重要技术手段,该方法基于水质要素浓度与反射率的物理关系或经验模型开展,是大范围海洋水质监测的重要手段。

针对业务部门确认的需求,项目组基于高光谱或多光谱影像,结合历史或实测水质数据,利用适用于海域的半分析或经验模型进行水质要素反演,依据我国海洋水质国标等相关文件在水质要素反演成果的基础上进行水质分析,形成海洋水质分级产品。本专题用于水质分级指标为海洋水质评估中常用的叶绿素a、悬浮物、透明度等指标。


n 海水水质要素遥感监测

常规海洋水质监测是利用水质浮标数据或专业航次实地取样分析水质要素浓度,然后利用插值方法对整个海域进行插值处理,获得海域整体的水质情况,该类方法除浮标或者实测点位数据精度较高以外,其他区域插值得到的水质结果无法判断准确度或精度,而卫星遥感技术的大面积、准实时、经济的技术优势,是水质环境监测与评价的重要技术手段,该方法基于水质要素浓度与反射率的物理关系或经验模型开展,是大范围海洋水质监测的重要手段。

利用空间分辨率优于16米的多源光学卫星数据,对于无同步实测数据的情况,综合历史海洋水质情况及国内外关于海洋水质要素尤其是近岸二类水体的卫星遥感反演研究成果,采用经验反演算法,开展目标海域水体叶绿素a浓度、悬浮物浓度和透明度遥感监测,对于有同步实测数据的情况,依据《HYT147.7-2013_海洋监测技术规程 第7部分:卫星遥感技术方法》中的算法建立部分要求进行要素反演,生产叶绿素a浓度、悬浮物浓度、海水透明度监测产品,为海域水质监测提供技术支撑和信息服务。




n 赤潮监测

赤潮海水中的浮游植物或原生动物爆发性繁殖聚集引起水体颜色改变的一种生态异常现象,近年来其在我国海域的多次爆发严重影响海洋渔业的健康发展和沿海居民的食品安全。利用遥感手段对目标区海域开展每月一次的常规化监测,可以及早发现赤潮爆发情况,并对发生海区的位置、污染面积进行提取,为赤潮治理提供数据支撑。


n 生态环境系统

生态环境系统平台是基于高分辨率卫星、高光谱卫星等大范围、大尺度监测技术手段为支撑的综合性智慧政府服务平台,提供多源多期连续时相数据集成浏览,其中水质监测、富营养化专题、海洋水质等可进行大范围展示、多期水质对比分析等功能。


另外针对城市裸土、饮用水环境监测等专题可提供图斑属性信息查询,便于用户进行现场定位,为其执法工作提供帮助。




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