城市黑臭水體遙感監(jiān)測技術標準

1城市黑臭水體遙感監(jiān)測技術標準本標準規(guī)定了現(xiàn)時間使用遙感影像對城市黑臭水體進行水質參數(shù)反演的技術要求，包括針對黑臭水體水質參數(shù)遙感反演中對關鍵水質參數(shù)的選取、黑臭水體光譜特征分析要求以及黑臭水體關鍵水質參數(shù)反演模型的構建。本標準適用于遙感航空攝影測量與黑臭水體水質參數(shù)反演技術。2規(guī)范性引用文件暫無3術語和定義3.1黑臭水體BlackandOdorousWaterbody在人類發(fā)展活動影響下，收到較為嚴重污染且短期很難依靠自然凈化作用恢復的水體。“黑”，即呈現(xiàn)令人不悅的顏色，水體變黑的主要原因是：①水體中的鐵、錳等金屬離子缺氧、厭氧條件下與水中的硫離子形成硫化物，吸附在懸浮顆粒上或以固態(tài)形式存在；②腐殖質類有機化合物溶于水的導致變黑；③污染物通過沉降作用、或顆粒物的吸附作用沉積在水體底泥中，在一定條件下從底泥中釋放從而導致水體發(fā)黑。；“臭”，即散發(fā)令人不適氣味的水體，水體變臭的主要原因是：①大量有機物分解消耗水中溶解氧，當溶解氧低于一定閾值后，有機物發(fā)生厭氧分解，產生硫化氫、氨氣等易揮發(fā)的小分子化合物。②營養(yǎng)物質過量導致藻類大量繁殖，而藻類死亡后分解產生腥臭味。4黑臭水體關鍵水質參數(shù)遙感反演4.1關鍵水質參數(shù)的選取對于城市黑臭水體，其污染主要來源于工業(yè)廢水與生活污水，而工業(yè)廢水與生活污水中含有大量的有機碳污染物（化學需氧量、生化需氧量）、有機氮污染物（氨氮）以及含磷化合物，而這些有機物具有一定的光學特性，在先前研究中這些有機物的反演均達到了較高的精度，并且是導致城市水體發(fā)黑發(fā)臭的重要因素。因此在針對城市黑臭水體進行遙感反演時，宜選取溶解氧(DO)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化學需氧量（COD）、生化需氧量(BOD5)作為關鍵水質參數(shù)。4.2黑臭水體光譜特征分析要求當TSS濃度過高時（＞100mg/L），TSS的光譜特征有兩個明顯反射峰，并向黃、紅波段偏移出現(xiàn)在580-710nm和810nm附近。TSS的特征起主導作用，抑制了關鍵黑臭水質參數(shù)的光譜特性。因此，當TSS濃度大于100mg/L時，不適宜于用遙感研究水體的黑臭信息。5黑臭水體關鍵水質參數(shù)反演模型構建25.1黑臭水體水質參數(shù)反演模型構建要求在針對關鍵參數(shù)進行反演模型構建時，應以實測水質采樣檢測數(shù)據(jù)和同步地面光譜數(shù)據(jù)為基礎，選擇水體樣本的原始光譜、歸一化光譜、包絡線去除光譜、一階微分光譜的最優(yōu)波段及波段組合，構建黑臭關鍵水質參數(shù)的反演模型，并用其余水體樣本對所構建的反演模型進行驗證。黑臭關鍵水質參數(shù)（TN、TP、NH3-N、COD、BOD5）的最優(yōu)原始波段在567nm處，模型主要呈指數(shù)形式，顯著性系數(shù)較低。NR的最優(yōu)單波段在610nm處，模型形式主要為線性模型，顯著性系數(shù)略高。ER的最優(yōu)單波段在600nm處，模型形式主要為冪函數(shù)形式，模型的確定系數(shù)R2為0.71，顯著性系數(shù)為40.73。DR的最優(yōu)單波段在597nm處，模型形式主要為負指數(shù)形式，模型的確定系數(shù)R2為0.71，顯著性系數(shù)為40.75。研究結果表明，DR、ER的單波段模型顯著性較高，為最優(yōu)模型。DO的原始光譜、NR、DR、ER的最優(yōu)波段分別在567、760、420、600nm處，其中NR、ER模型顯著性系數(shù)較高，模型效果較好。5.2最優(yōu)反演模型選擇五種水質參數(shù)（TN、TP、NH3-N、COD、BOD5）的DR（597nm）、ER（600nm）的單波段模型顯著性較高，為最優(yōu)模型，對此五種水質參數(shù)進行遙感反演時應優(yōu)先選擇DR/ER模型。DO的原始光譜波段比值最優(yōu)組合為BR（650nm，7