核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測應用技術標準（征求意見稿）

中華人民共和國國家環(huán)境保護標準

HJ□□□-201□

核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測

應用技術標準

Technicalspecificationfornuclearstationthermaldischarge

monitoringbasedonsatelliteremotesensing

（征求意見稿）

前言

為貫徹《環(huán)境保護法》和《水污染防治法》，規(guī)范核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測工作，防治

水體環(huán)境熱污染，制定本標準。

本標準規(guī)定了濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測的技術內容、程序和方法。

本標準的附錄A和附錄B為資料性附錄。

本標準為首次發(fā)布。

本標準由環(huán)境保護部科技標準司組織制訂。

本標準起草單位：環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心。

本標準環(huán)境保護部201□年□□月□□日批準。

本標準自201□年□□月□□日起實施。

本標準由環(huán)境保護部解釋。

ii

核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測應用技術標準

1適用范圍

本標準規(guī)定了濱海核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測的技術內容、程序和方法。

本標準適用于濱海核電廠溫排水造成的海水熱污染監(jiān)測。

內陸核電廠溫排水熱污染源監(jiān)測和向水體直排的火電廠熱污染監(jiān)測可參考本標準執(zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

本標準內容引用了下列文件或其中的條款。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本適

用于本標準。

GB/T30115衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產品規(guī)范

HY/T147.7海域監(jiān)測技術規(guī)程第7部分:衛(wèi)星遙感技術方法

GB/T15968遙感影像平面圖制作規(guī)范

3術語和定義

3.1

像元pixel

包含空間和光譜兩個變量的遙感圖像數(shù)據單元。其中，空間變量確定了分辨單元的視元

在具體信道中的光譜響應強度。數(shù)字圖像中由每個數(shù)字值代表的地面面積單元。該數(shù)字值代

表按要求的取樣間隔對遙感器輸出的模擬信號的取樣。

3.2

空間分辨率spatialresolution

在掃描成像過程中一個光敏探測元件通過望遠鏡系統(tǒng)投射到地面上的直徑或對應的視場

角度。

3.3

時間分辨率temporalresolution

傳感器能夠重復獲得同一地區(qū)影像的最短時間間隔。

3.4

黑體blackbody

指如果某一物體對任何波長的輻射全部吸收，該物體稱為絕對黑體，在自然界是不存在

的，在理論上具有重要地位。試驗室可以通過人工制造出接近于黑體的表面。

3.5

比輻射率emissivity

指物體在溫度T，波長處的輻射出射度M1（T，）與同溫度，同波長下的黑體輻射出

射度M2（T，）的比值。

3.6

大氣校正atmospherecorrection

消除或減弱衛(wèi)星遙感影像在獲取時在大氣傳輸中因吸收或散射作用引起的輻射畸變。

3.7

幾何校正geometriccorrection

為消除影像的幾何畸變而進行投影變換和不同波段影像的套合等校正工作。

3.8

輻射校正radiometriccorrection

對由于外界因素，數(shù)據獲取和傳輸系統(tǒng)產生的系統(tǒng)的、隨機的輻射失真或畸變進行的校

1

正。

3.9

亮度溫度brightnesstemperature

當一個物體的輻射亮度與某一黑體的輻射亮度相等時，該黑體的物理溫度就被稱之為該

物體的亮度溫度。

3.10

海水表面溫度seasurfacetemperature,SST

指海洋表層海水溫度，一般指海水表面到0.5米水深的平均動力學溫度。

3.11

表皮溫度skintemperature

又稱皮膚溫度，在給定波長范圍內，電磁輻射穿透的那一層的溫度就是皮膚溫度。在熱

紅外中，由于電磁輻射只有表面非常薄的穿透深度，所以熱紅外中的皮膚溫度就是目標薄層

表面的溫度。

3.12

溫排水基準溫度referencetemperature

溫排水熱污染等級參考的四周環(huán)境溫度，溫排水的絕對溫度與基準溫度的差值即溫排水

溫度升高的等級。

3.13

溫排水影響區(qū)域thermaldischargeinfluencearea

指核電廠溫排水與四周水域混合后所影響的區(qū)域。

3.14

溫升區(qū)temperaturerisingarea

指核電廠溫排放的循環(huán)水進入自然水體擴散后，高于溫排水基準溫度的區(qū)域。

3.15

水體掩膜watermask

利用海水水體和陸地在近紅外波段和短波紅外波段的發(fā)射率存在較大差異來區(qū)分水陸，

獲得水體掩膜，用來對遙感圖像上非水體區(qū)域進行屏蔽，使其不參加后續(xù)的溫升提取和統(tǒng)計

等處理過程。

3.16

云掩膜cloudmask

利用云在可見光和紅外波段與植被、土壤、雪和水域等不同下墊面的反射率和輻射亮溫

值存在差異來識別云，進而獲得云掩膜，用來對遙感圖像上云區(qū)域進行屏蔽，使其不參加后

續(xù)的溫升提取和統(tǒng)計等處理過程。

4總則

4.1基本原理

核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測的主要原理是熱紅外遙感器探測溫排水區(qū)域與正常海水水體

熱輻射能量差異。由于核電廠三分之一的核裂變能量轉為電能，而三分之二的核裂變能量是

以熱能的形式進入環(huán)境，對于采取直流冷卻的濱海核電廠，大量的余熱經冷卻水進入海洋環(huán)

境，形成持續(xù)的溫排水現(xiàn)象。溫排水與四周海域海水相互混合，形成以排放口為中心的扇狀

熱排放分布，越遠離排放口，溫升等級越小。利用中高分辨率星載熱紅外遙感數(shù)據可以獲取

核電廠溫排水熱擴散區(qū)域海水表面溫度空間分布，海表溫度與溫排水基準溫度的差異可獲得

熱污染不同等級的空間分布，統(tǒng)計不同溫升（即溫度升高）等級像元數(shù)即可獲得不同溫升等

級分布面積。

4.2監(jiān)測目的

通過衛(wèi)星遙感熱紅外數(shù)據獲得濱海核電廠附近海域海表溫度空間分布，進而獲得海上溫

排水造成的水體熱污染溫升區(qū)位置及分布面積。

2

4.3監(jiān)測內容

a)有無明顯熱污染。

b)不同溫升等級的熱污染溫升區(qū)位置。

c)不同溫升等級的熱污染溫升區(qū)分布面積。

4.4監(jiān)測頻率

與核電廠溫排水監(jiān)管需求相關，同時取決于所采用的衛(wèi)星遙感的重訪周期以及該核電廠

所屬區(qū)域的常年晴天天數(shù)。

4.5遙感數(shù)據源要求

a)空間分辨率：對于發(fā)電機組在百萬千瓦功率以上直流冷卻循環(huán)的濱海核電廠，空間

分辨率在300米或優(yōu)于300米較為合適，以監(jiān)測更多的溫排水熱污染細節(jié)。

b)時間分辨率：考慮到監(jiān)測區(qū)域的常年晴天數(shù)有限，時間分辨率在16天或優(yōu)于16天較

為合適。

c)波段設置：具有8-12.5m范圍的熱紅外通道，單通道或多通道均可。

4.6輔助數(shù)據

除了衛(wèi)星遙感的波段數(shù)據外，還應準備水陸掩膜、云掩膜及觀測幾何條件等輔助數(shù)據。

4.7監(jiān)測處理流程

核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測處理的一般流程如圖1所示。

圖1核電廠溫排水衛(wèi)星遙感監(jiān)測處理的技術流程

3

5監(jiān)測方法

5.1遙感數(shù)據選取

選取的遙感數(shù)據要完全覆蓋核電廠溫排水影響區(qū)域；在核電廠溫排水影響區(qū)域內，云覆

蓋率不應大于10%。

5.2空間裁剪與幾何校正

以核電廠溫排水排放口為中心，完全覆蓋溫排水影響區(qū)域為原則，裁剪范圍依據制圖的

具體需求；基于參考影像或空間幾何信息，進行幾何校正和空間投影轉換，精度控制在2個

像元內。

5.3圖像輻射校正

參考GB/T30115規(guī)定的輻射定標方法，基于衛(wèi)星數(shù)據頭文件提供的信息，利用絕對定標

系數(shù)將灰度值圖像轉換為表觀輻亮度圖像，計算公式為：

L=(DN-b)/g

式中：L——表觀輻亮度；

DN——灰度值；

b——偏移量；

g——絕對定標系數(shù)增益。

5.4水陸分離和云識別

通過核電廠區(qū)域的水體掩膜和云掩膜等輔助數(shù)據，獲得溫排水排放口附近海域無云覆蓋

的水體區(qū)域表觀輻亮度L值。

5.5熱紅外大氣校正

通用海表溫度反演算法可參考HY/T147.7，本標準推薦的是輻射傳輸模型方法進行熱紅外

大氣校正來進行海表溫度反演。輸入衛(wèi)星過境時刻的大氣溫濕壓廓線數(shù)據，基于輻射傳輸模

型的方法（如MODTRAN模型），計算獲得大氣透過率、大氣上行輻射和大氣下行輻射三

個基本參數(shù)，海水的地表比輻射率值為0.98。海面水體輻射的輻亮度，即海表溫度為Ts（單

位，K）的黑體輻射計算公式為：

LL(1)L

LTsensorupdown

s

211

式中：Lsensor——表觀輻亮度，Wmsrm，由衛(wèi)星影像輻射校正獲得；

211

Lup——大氣上行輻射，Wmsrm；

211

Ldown——大氣下行輻射，Wmsrm；

——大氣透過率；

——地表比輻射率。

5.6亮度溫度計算和海表溫度獲取

本標準推薦采用構建查找表方法來計算亮度溫度，具體方法如下。

首先建立溫度與對應熱紅外通道等效輻亮度Beff(Ti)的關系：

4

max

f()

B,Ti

BTmin

effimax

f()

min

式中：f()為通道響應函數(shù)，[min,max]，即通道響應的波長區(qū)間，B,Ti為

溫度、波長的黑體輻亮度，可以根據下式普朗克方程計算得到，

Tiλ

5

c1/

B,Ti

expc2/Ti1

8211

式中，c1=1.19014×10Wmsrm，c2=14387.7K。

利用以上兩個公式可以構建熱紅外通道輻亮度Beff(Ti)與溫度Ti關系查找表，建表過程，

Ti1Ti取0.25K，Ti[193.15,353.15K]。

通過查找表，海面水體輻亮度L(Ts)對應的溫度值即為海表溫度Ts值。

5.7基準溫度提取

5.7.1基本原則

核電廠溫排水基準溫度的提取對于最終溫升區(qū)范圍的大小和客觀性環(huán)境評價意義重要。

對于衛(wèi)星遙感監(jiān)測而言，溫排水基準溫度以當天遙感圖像反演的海表溫度結果為基礎，不宜

用當天實測的動力學海表溫度（包括浮標測量手段和船只測量手段），而歷史平均的溫度資

料為可為參考。本技術規(guī)范推薦以下幾種常用方法，進行基準溫度提取，對于同一個核電廠，

遙感監(jiān)測溫排水基準溫度提取方法需保持一致，以保證遙感監(jiān)測與評價的一致性。

5.7.2常用方法

5.7.2.1取水口方法

選擇核電廠取水口附近的海表溫度作為基準溫度，海表溫度是遙感反演的結果，不是地

面實測溫度。

5.7.2.2多點平均方法

采用多個點（包括取水口，海灣灣口）遙感反演溫度值的平均值。

5.7.2.3海灣平均溫度方法

選擇海灣的海表溫度平均溫度為基準溫度，海灣區(qū)域參考數(shù)模模擬空間范圍，可依據實

際進行調整。

5.7.2.4臨近區(qū)域替代方法

對于開放式海域類型，由于無法確定海灣分布范圍，且遠近海區(qū)域溫度差別較大，可以

采用核電廠附近區(qū)域內不受溫排水影響的區(qū)域，以此核心區(qū)的平均溫度為基準溫度。該臨近

區(qū)域的選擇需要在歷史本底溫度反演基礎上，通過數(shù)學統(tǒng)計手段獲得臨近區(qū)域位置。

5.8熱污染提取與統(tǒng)計

核電廠溫排水基準溫度確定后，根據遙感反演的水面溫度分布圖，采用“閾值”法提取核電

廠溫排水的熱污染分布信息，并通過分級來標識不同溫升強度（熱污染強度），具體的分級

標準及專題圖各級對應的色標（RGB值）參見附錄A。

根據各級水溫水體所占的像元數(shù)，計算各級水溫的分布面積。根據得到的不同等級海水

溫度分布結果進行核電廠溫排水遙感監(jiān)測專題制圖，并依據統(tǒng)計結果與專題制圖制作專題報

5

告。

6監(jiān)測結果驗證

6.1地面實地觀測驗證

采取野外星地同步試驗驗證方法。利用測量水體動力學溫度的儀器和衛(wèi)星定位系統(tǒng)，測

量溫排口附近多個點的實測水表溫度，與遙感監(jiān)測水表溫度進行比對，如果遙感與實測的絕

對誤差在一定范圍內，即認為遙感監(jiān)測的技術流程和監(jiān)測結果可靠。

6.2其他衛(wèi)星數(shù)據驗證

利用空間分辨率更高的其他熱紅外數(shù)據進行交叉檢驗。用本方法生成的產品要和同期過

境高分辨率核電廠溫排水產品結果進行相互比較，驗證監(jiān)測結果的可靠性。

7監(jiān)測產品制作

監(jiān)測產品以文字、專題圖及統(tǒng)計表格等形式表示核電廠溫排水遙感監(jiān)測結果。文字信息

是指描述衛(wèi)星遙感核電廠溫排水結果的有關信息：包括時間、范圍、衛(wèi)星及傳感器等。核電

廠溫排水專題圖包括圖名、圖例、比例尺、核電廠溫排水導致的熱異常分布信息以及其他人

為熱污染源導致熱異常分布信息。遙感專題圖的平面坐標西和比例尺執(zhí)行GB/T15968相關規(guī)

定，用戶按照需要可選擇不同比例尺制圖。統(tǒng)計表格包括核電廠溫排水熱異常面積總體統(tǒng)計

分析和不同等級的熱異常面積分級統(tǒng)計分析，包括熱異常分布的面積、面積比例、最小溫度、

最大溫度、平均溫度和標準差等信息。核電廠溫排水遙感監(jiān)測雙月報內容可參照附錄B。

8質量控制

8.1衛(wèi)星數(shù)據質量控制

監(jiān)測時采用最接近衛(wèi)星過境時刻的發(fā)布的輻射定標系數(shù)；選取衛(wèi)星數(shù)據時需要選取監(jiān)測

區(qū)域覆蓋云層較少或無云的影像；選擇衛(wèi)星數(shù)據避免選用有明顯條帶或大面積數(shù)據缺失的原

始數(shù)據。

8.2衛(wèi)星數(shù)據處理質量控制

不同波段的數(shù)據幾何配準精度保證在一個像元之內；幾何校正的精度控制在兩個像元之

內；提高云掩膜和水體掩膜的精度，減小云層和水陸混合像元對溫排水監(jiān)測的影響。

8.3溫排水監(jiān)測結果質量控制

通過相近時間過境的高空間分辨率遙感影像獲得的溫升面積，或者通過星地同步試驗測

得的地面溫度結果為相對真值，來交叉驗證業(yè)務采用的遙感影像核電廠溫排水監(jiān)測結果的精

度。

9標準實施與監(jiān)督

本標準由縣級以上人民政府環(huán)境保護行政主管部門負責監(jiān)督實施。

6

附錄A

（資料性附錄）

不同溫升強度制圖分級標準

表A不同溫升強度制圖分級標準

溫升范圍標準R值G值B值

<基準溫度<基準溫度107214

<1℃<1℃163255155

[+1℃，+2℃）+1℃2552550

[+2℃，+3℃）+2℃2550195

[+3℃，+4℃）+3℃2551700

[+4℃，+5℃）+4℃11500

>5℃+5℃25500

7

附錄B

（資料性附錄）

核電廠溫排水衛(wèi)星監(jiān)測產品模板

核電廠溫排水遙感監(jiān)測雙月報

20xx年（第x期）

環(huán)境保護部衛(wèi)星中心20xx年x月xx日

xx年xx月xx日大亞灣和田灣核電廠溫排水遙感監(jiān)測

（一）xx年x月大亞灣核電基地溫排水遙感監(jiān)測

x年x月，環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心利用環(huán)境一號衛(wèi)星紅外相機的熱紅外波段數(shù)據對

大亞灣核電基地溫排水情況進行了監(jiān)測。監(jiān)測結果表明：x月x日大亞灣附近海域熱異常區(qū)面

積為34.51平方公里。

如圖B-1、B-2顯示，離大亞灣核電基地正東北8.71公里和西南1.86公里范圍內海域內出現(xiàn)

熱異常，以溫排水入?？跒橹行南蛑車Ｓ蜻f減分布，熱異常最高區(qū)域位于核電廠排水口附

近，溫度高于正常海溫1度以上，周邊海域經過海水稀釋熱異常溫度逐漸降低。另外如圖B-1

顯示，大亞灣石化新城周圍海域出現(xiàn)小范圍1度以上熱異常區(qū)域。

溫度遙感反演和熱異常面積統(tǒng)計（見表B-1、B-2）結果表明，由于核電廠溫排水導致的

核電廠附近海域熱異常區(qū)（大于基準溫度1?C）面積總共為34.51平方公里。1度異常區(qū)為27.63

平方公里；2度異常區(qū)為4.7平方公里；3度異常區(qū)為1.21平方公里；4度異常區(qū)為0.83平方公里；

5度異常區(qū)為0.14平方公里。

8

圖B-1大亞灣海域溫度熱異常遙感監(jiān)測圖

表B-1大亞灣核電基地溫排水熱異常面積總體統(tǒng)計分析

指標名稱面積(km2)最小值(?C)最大值(?C)均值(?C)標準差(?C)

熱異常面積34.5116.5020.9217.070.78

9

圖B-2大亞灣核電基地溫排水遙感監(jiān)測圖

表B-2大亞灣核電基地溫排水熱異常面積分級統(tǒng)計分析

熱異常值域范圍(?C)面積面積比例最小值(?C)最大值(?C)均值(?C)標準差(?C)

(km2)(%)

1-227.6380.05%16.5017.3416.740.27

2-34.7013.63%17.6218.4517.870.31

3-41.213.52%18.7319.2818.920.24

4-50.832.41%19.5520.3719.850.29

>50.140.39%20.6420.9120.780.14

（二）x年x月田灣核電廠溫排水遙感監(jiān)測

x年x月，環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應用中心利用環(huán)境一號衛(wèi)星紅外相機的熱紅外波段數(shù)據對

田灣核電廠溫排水情況進行了監(jiān)測。監(jiān)測結果表明：x月x日田灣附近海域熱異常區(qū)面積為17.14

平方公里。

10

如圖B-3、B-4顯示，離田灣核電廠東南6.64公里和東北3.18公里范圍內海域內出現(xiàn)較為明

顯熱異常，以溫排水入?？跒橹行南蛑車f減分布。熱異常最高區(qū)域位于核電廠排水口附近，

溫度高于正常海溫5度以上，周邊海域經過海水稀釋熱異常溫度逐漸降低。

圖B-3田灣海域溫度熱異常遙感監(jiān)測圖

溫度遙感反演和熱異常面積統(tǒng)計（見表B-3B-、4）結果表明，由于核電廠溫排水導致的

核電廠附近海域熱異常區(qū)（大于基準溫度1?C）面積總共為17.14平方公里。其中1度異常區(qū)為

9.43平方公里；2度異常區(qū)為3.21平方公里；3度異常區(qū)為2.29平方公里；4度異常區(qū)為1.04平方

公里；5度異常區(qū)為0.81平方公里；6度異常區(qū)為0.36平方公里。

表B-3田灣核電廠溫排水熱異常面積總體統(tǒng)計分析

指標名稱面積(km2)最小值(?C)最大值(?C)均值(?C)標準差(?C)

熱異常面積17.141.087.252.321.36

11

圖B-4田灣核電廠溫排水遙感監(jiān)測圖

表B-4田灣核電廠溫排水熱異常面積分級統(tǒng)計分析

熱異常值域范圍(?C)面積面積比例最小值(?C)最大值(?C)均值(?C)標準差(?C)

(km2)(%)

1-29.4254.99%1.081.961.370.27

2-33.2118.77%2.132.832.440.24

3-42.2913.39%3.013.873.350.29

4-51.046.04%4.044.894.440.25

5-60.814.72%5.075.925.410.32

>60.362.09%6.257.256.750.39

12

目次

前言.....................................................................................................................................................ii

1適用范圍.........................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................1

3術語和定義.....................................................................................................................................1

4總則.................................................................................................................................................2

5監(jiān)測方法.........................................................................................................................................4

6監(jiān)測結果驗證.................................................................................................................................6

7監(jiān)測產品制作.................................................................................................................................6

8質量控制.........................................................................................................................................6

9標準實施與監(jiān)督.............................................................................................................................6

附錄A（資料性附錄）不同溫升強度制圖分級標準..................................................................7

附錄B（資料性附錄）核電廠溫排水衛(wèi)星監(jiān)測產品模板……..10

ii

GB□□□□□-201□

表11大氣污染物濃度測定方法標準

序號污染物項目方法標準名稱方法標準編號

1非甲烷總烴固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定-氣相色譜法HJ/T38-1999

固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法GB/T16157

2顆粒物

環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法GB/T15432

苯環(huán)境空氣苯系物的測定固體吸附/熱脫附-氣相色譜法HJ583

甲苯

3

乙苯環(huán)境空氣苯系物的測定活性炭吸附/二硫化碳解吸-氣

HJ584

苯乙烯相色譜法

4丙烯腈固定污染源排氣中丙烯腈的測定氣相色譜法HJ/T37

固定污染源排氣中酚類化合物的測定4-氨基安替比林分

HJ/32

5酚類光光度法

環(huán)境空氣酚類化合物的測定高效液相色譜法HJ638

6甲醛空氣質量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法GB/T15516

空氣質量氨的測定離子選擇法GB/T14669

7氨環(huán)境空氣和廢氣氨的測定納氏試劑分光光度法HJ533

環(huán)境空氣氨的測定次氯酸鈉－水楊酸分光光度法HJ534

大氣固定污染源氟化物的測定離子選擇電極法HJ/T67

8氟化物環(huán)境空氣氟化物的測定濾膜采樣氟離子選擇電極法HJ480

環(huán)境空氣氟化物的測定石灰濾紙采樣氟離子選擇電極法HJ481

固定污染源排氣中氯化氫的測定硫氰酸汞分光光度法HJ/T27

9氯化氫