航天监测 | 问渠哪得清如许？遥感技术助力水环境监测

水是万物之源，生命之本。随着我国社会经济的迅猛发展，水环境问题日益凸显，水质的优劣不仅直接关系到城市形象，更关乎我们每一个人的身体健康。

一直以来，国家政府部门都非常重视水环境的监测，但传统的监测手段存在成本高、效率低、周期长等客观问题，卫星遥感凭借其监测范围广、成本相对低、获取频率高等优势为水环境监测提供了新的解决思路。

事业部自主研发的航天监测平台，通过分析长时间序列的光学卫星遥感影像，结合水质监测站点的业务监测数据，以水体中不同物质在遥感影像上的不同反射率为依据构建水质反演模型，可实现包括叶绿素a、总氮、总磷、氨氮、溶解氧、浊度、高锰酸盐等在内的多个水质评价指标的遥感动态监测。对水质进行客观、综合评价，辅助政府部门全面、及时地掌握水体水质、污染情况，为水环境问题的预防、监管、评估提供决策依据。

航天监测-水环境质量监测专题

几种常见的水质及水体富营养化评价指标

叶绿素a：水体中存在的叶绿素a的含量，是水体富营养化评价指标之一，其浓度越高代表水体富营养化越严重。

总氮：水体中存在的各种形态无机和有机氮的总量，是水质和水体富营养化的评价指标之一，其浓度越高代表水质越差、富营养化越严重。

总磷：水体单位容积内存在磷元素的总量，是水质和水体富营养化的评价指标之一，其浓度越高代表水质越差、富营养化越严重。

氨氮：水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮，是水质评价指标之一，其浓度越高代表水质越差。

溶解氧：水体中游离氧的含量，是水质评价指标之一，其浓度越低代表水质越差。

浊度：水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，浊度越高代表水体越浑浊。

高锰酸盐指数：指在酸性或碱性介质中，以高锰酸钾为氧化剂，处理水样时所消耗的氧化剂的量，其指数越高代表水质越差。

渤海近海海域水环境监测

下面是以渤海近海海域为例，基于近期卫星影像数据和站点实测数据构建水质反演模型，快速获取总氮、总磷等水质评价指标，分析水环境质量情况并制作专题图，监测区域光学真彩色影像和水质监测专题图如下图所示：

渤海近海海域光学真彩色影像

渤海近海海域水质监测专题图

经统计分析渤海近海海域各单项水质评价指标，Ⅲ级及以上质量的氨氮浓度指数占比为95%，高锰酸盐指数占比为34%，溶解氧指数占比为4%，总氮浓度指数占比为9%，总磷浓度指数占比为99%。
从以上结果可以判断渤海近海海域氨氮和总磷浓度指数表现良好，高锰酸盐指数次之，溶解氧和总氮浓度指数有待提高。根据《地表水环境质量评价方法》综合各项指数可以得到渤海近海海域水质等级专题图，如下图所示：

渤海近海海域水质综合评价等级专题图

从图中可以看出，渤海近海海域水质大多分布于Ⅳ-Ⅴ类之间。经统计，Ⅳ类水面积最大，占水域总面积的74%，Ⅴ类水占总面积的23%，Ⅲ类水占总面积的2%。Ⅱ类水占总面积的1%，劣Ⅴ类水占比不到1%。渤海近海海域对于劣Ⅴ类水占比控制较好，结合上文各单项指数的分析，渤海近海海域目前需要重点关注的水质指标是溶解氧和总氮浓度。
依托海量卫星数据源、强大的遥感云数据处理能力和成熟的算法反演模型，水环境监测作为航天监测平台的重要功能之一，已应用于事业部多个实际项目中，获得了客户的广泛好评。未来我们也会不断迭代算法，继续深耕水环境监测领域，利用遥感技术共同守护碧水清流！

“航天监测作为航天星云・卫星资源共享服务平台的五大线上运营服务产品之一，依托事业部共享卫星星座优势资源和六大云服务能力，面向当前城镇化快速发展，土地可利用资源日益减少，城市出现盲目扩张、大拆大建、环境污染等问题，提供高效的航空航天遥感、北斗导航、地面传感器、卫星/5G等技术构建天空地一体监测手段，结合专业的遥感AI、定量分析和行业数据模型，面向防灾减灾、能量评估、公共卫生、生态环境、食品安全、空间治理等领域提供立体监测、智能分析、精准监管和辅助决策。利用航天技术、洞悉全球变化、服务民生百业。”

文：张豪 朱俊志

图：胡庆磊 孙毓晗

编辑：刘玲

校对：马滢淑

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