黑臭水体监测，遥感可以做！

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城市黑臭水体是水体污染的一种极端现象，是目前较为突出的城市环境问题。传统黑臭水体监测主要依靠地面人工测量，耗时费力，采样点位布置数量和监测频率有限；卫星遥感可以进行快速、动态、全局性监测，在黑臭水体监测中可以发挥重要作用。

那么，卫星遥感怎么监测黑臭水体？具体原理是什么呢？

1遥感“感知”黑臭水体的“黑”

卫星遥感就是遥远感知，即通过天上卫星搭载的对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，俗称“天眼”。探测范围按波段分为：紫外遥感（探测波段在0.05~0.38微米）、可见光遥感（探测波段在0.38~0.76微米）、红外遥感（0.76~1000微米）、微波遥感（1毫米~1米）等。

黑臭水体是一种极端浑浊的污染水体。在真彩色遥感图像上，正常水体呈现较纯的黑或绿色，黑臭水体一般呈现灰绿色，如图1所示。在可见及近红外谱段范围内，黑臭水体与其他正常水体在光谱特征及色度上存在明显差异，通过构建对应地区对应类型的黑臭水体遥感识别算法，即可获取黑臭水体的分布乃至程度。

图1.  黑臭水体（左）和正常水体（右）的影像对比

由于黑臭水体主要是依靠光学信号探测水体，因此只能监测水体的“黑”而无法监测水体的“臭”。对于只发出臭味而颜色透明的水体，或者是光谱特征与普通水体差异性较小的污染水体，光学遥感手段是无法依据光谱特征而监测到的。此时可以依据河岸垃圾堆放、河段断头等这些图像特征来间接辅助“臭”水体的识别，如图2所示。

图2. 河流垃圾堆放(左)和河段断流(右)的影像对比

总之，卫星遥感手段可以克服传统地面监测手段的某些局限性，实现动态、快速、大范围的监测。遥感技术手段不仅可以筛查遗漏的黑臭水体，还可以进一步参与黑臭水体整治效果评估以及整治后的后评估，是黑臭水体监管的重要技术支撑，具有重要作用和研究价值。

2高空间分辨率遥感技术监管整治工程进展

高空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目标细节的指标。目前卫星遥感的空间分辨率已从最开始几十公里的气象卫星图像逐步发展为目前亚米级的高分辨率图像。

传统的高空间分辨率影像以国外商业卫星为主，成本较高，较难满足全国范围的城市黑臭水体的精细化动态监测要求。伴随着我国高分系列、资源卫星系列等高空间分辨率卫星的逐步应用，为我国城市黑臭水体工程整治进展提供大量的数据。举例来说，大多黑臭水体整治工程需要开展河段疏浚、底泥清淤、河流改道，也有新建闸坝来控制黑臭水体直排，另外有些黑臭水体可以通过“生态浮岛”进行整治。这些工程措施均可以通过高分遥感监测到（图3至图5）。

2014年11月14日                    2015年8月4日

图3.  某黑臭水体新建水闸监测影像比对图

2016年9月20日                  2017年5月12日

图4.  某黑臭水体河道改道工程图

2017年5月12日              2017年8月24日

图5.  某黑臭水体种植生态浮岛遥感监测图

《水污染防治行动计划》（以下简称“水十条”）明确要求：“全国地级及以上城市建成区应当于2015年底前完成水体排查，于2017年底前实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口，于2020年底前完成黑臭水体治理目标。直辖市、省会城市、计划单列市建成区于2017年底前基本消除黑臭水体”。

遥感手段在黑臭水体监测和评价方面具有范围广、速度快、成本低等优势，可以为全国城市黑臭水体的筛查、治理过程监督和整治效果评价提供支撑。相信在未来也必将发挥更大的作用。

来源：环境保护部卫星环境应用中心（版权归原作者及刊载媒体所有）

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编辑 / 徐 鑫    审核 / 高敬凯    荐稿 / 闻小玖

指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)