基于Landsat 8影像的黄河口悬浮物质量浓度遥感反演

悬浮物质量浓度是黄河口海域重要的水质和水环境监测参数之一,直接影响着水面以下光场的分布,进而影响水体的初级生产力和水域生态环境。本文基于2011年6—7月和11—12月共计89组现场实测悬浮物质量浓度和光谱数据,分析了黄河口及其附近海域不同悬浮物质量浓度的水体光谱特征,尝试利用多种波段组合建立悬浮物质量浓度遥感反演算法。结果表明865 nm波段与波段比655 nm/560 nm组合形式算法反演结果最优,算法相关系数R²为0.95,平均相对误差为25.65%。将算法应用于2014—2016年共7景Landsat 8 OLI遥感影像,分析了不同年份黄河口悬浮物质量浓度的时空分布特征,黄河口海域悬浮物质量浓度分布总体呈现近岸高,离岸低的特点,不同时期悬浮物质量浓度量值上有显著变化。     

基于分析模型的太湖悬浮物浓度遥感监测

悬浮物浓度是水质评价的一项重要指标,利用遥感技术准确获取区域面状水域悬浮物浓度信息,是遥感监测水质参数的一项重要任务。利用地面实测的14个样点的光谱数据,将2004年7月26日太湖TM数据的DN值,校正为遥感反射率,并利用Gordon模型和太湖水体固有光学特性,建立水体反射率模拟的分析模型,模拟水体R(0-),进而利用TM数据反演水体悬浮物浓度,并绘制太湖悬浮物浓度分布图。将悬浮物浓度反演的结果与14个样点的实测结果相比较,其中,有79%的样点的估计精度高于70%,有64%的样点的估计精度高于80%。     

基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演方法研究

总悬浮物浓度是海洋的重要水质参数之一,其对水体透明度、水下光场及初级生产力有显著影响,同时对河流入海口与海岸带冲淤变化过程有重要作用。本文基于我国自主研制的SDGSAT-1卫星遥感影像,使用准分析算法（Quasi-Analytical Algorithm,QAA）获取水体固有光学量,并结合2022年4月黄河口区域总悬浮物浓度实测数据,建立水体固有光学量与总悬浮物浓度实测数据的单波段、波段加减、波段比值,以及多波段组合等模型并开展遥感反演,最后将反演结果同实测数据及基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果进行对比。研究结果表明：基于SDGSAT-1影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.622,均方根误差为7.94 mg/L;基于Sentinel-2B影像的总悬浮物浓度反演结果在黄河口高浓度区域的决定系数为0.589,均方根误差为8.27 mg/L。故在我国近岸海域总悬浮物浓度反演方面,SDGSAT-1影像反演精度与Sentinel-2B影像反演精度相媲美。     

一个示范性循环水养殖厂废水污染物的监测与特征分析

以示范性循环水养殖厂产生的废水为监测分析对象,采用在线连续监测和水样采集分析相结合的方法,观测了该养殖厂废水的化学特征,分析了影响水质的关键污染因子并探讨了其主要来源,同时对当前循环水养殖技术进一步发展亟需改进的关键技术环节进行了分析。结果表明,养殖废水中污染物的浓度与所养殖鱼的生长阶段相关;废水化学耗氧量变化受到其中悬浮物的影响,但化学耗氧量主要来源是水体中的溶解态物质;废水中的氮、磷污染物主要以溶解态存在,特别是无机形态。     

赤潮监测和预报的构想

在对赤潮监测要素和方法进行分析的基础上，构思了几各监测和预报赤潮的方式，并建议以水质浮标和剖面监测系统为主要方式开展研制工作。     

近海水体悬浮物HJ-1 号小卫星CCD 定量反演研究

基于H J-1号小卫星CCD数据,开展近海水体悬浮物含量监测研究.采用邻近清洁水体和同日MODIS气溶胶产品的方法对CCD辐亮度数据进行较精准的大气校正;利用得到的水体遥感反射率,结合地面准同步实测悬浮物含量数据建立悬浮物反演模型,获得研究区悬浮物的空间分布.模型的相关系数R2为0.849,平均误差为33.0％,反演结果较为理想.结果表明,HJ-1号小卫星作为中国首个灾害监测小卫星星座,能够实现定量反演近海水体的悬浮物含量,对中国近海水体水质的监测和治理具有重要意义.     

水质监测浮标

水质监测浮标是化学分析仪器和各种水质传感器的集成。主要用于河口地带、排污口附近海域或海洋增养殖区自动测量海洋水质参数 ,为海洋污染监测和海洋水产养殖提供实时资料 ,同时为海洋综合管理和海洋科学研究提供基础数据。其主要功能为 :实时监测海水的 p H、DO、氨氮、温度、盐度、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等 8个要素 ;定时采集、处理、存储、发送各要素的数据 ;自动检测电源和各单机的工作状态 ,跟踪浮标的位置 ,有故障可及时通知岸站。可应用在近海生态污染监测或海洋水产养殖。水质监测浮标是一种监测海洋环境和海洋水产养殖区水质…     

汛期黄河下游悬浮颗粒物粒度分布及其对铜离子的模拟吸附研究

为跟踪2004年6月19日至7月13日实施的黄河第三次调水调沙工程,2004年7月21日于东营胜利黄河大桥站位采集水样。对黄河下游悬浮物浓度、粒度分布进行了分析。结果表明,当天本站位悬浮物质量浓度为1.43 g/L,悬浮颗粒物粒度在63μm以下部分累积分布占99.3%。作者模拟汛期黄河下游河水的悬浮物浓度、年平均水温及pH,研究悬浮物对重金属Cu2 的吸附规律,并探讨了悬浮物浓度及盐度对吸附的影响。Cu2 在水体中会由于水解、絮凝、沉淀、络和等损失一部分,在研究吸附时对此部分进行了扣除。水体悬浮颗粒物对重金属Cu2 的吸附等温线吸附符合Langmuir方程。随悬浮物浓度的增加,其对Cu2 的吸附容量增大,吸附量减小。悬浮物浓度、pH一定时,在盐度为0~5时,吸附量随盐度的升高而迅速降低,当盐度在5~25时,吸附量基本不变。     

水质浮标在赤潮快速监测预警中的应用研究

水质浮标监测作为一种在线监测技术,在海洋环境监测中具有重要作用。文章研究和探讨了浮标在线监测系统的组成和建设,介绍了水质浮标在＂863＂项目＂赤潮重点监控区监控预警系统＂和青岛奥帆赛场的实际应用情况,水质浮标在赤潮快速监测预警方面发挥了较好的作用,可进一步推广应用。     

石油类污染水体后向散射特性分析——以辽宁省盘锦市双台子河和绕阳河为例

水体悬浮物对溶解在水中的油及乳化油有吸附作用,这种作用会叠加在颗粒物上,对水体的后向散射系数产生影响,而水体后向散射系数是水色遥感的重要参数之一,对建立遥感反演石油类污染浓度半分析模型起着关键性的作用。根据2008年5月在辽宁省盘锦市辽河油田境内双台子河和绕阳河现场测定的水样,对水体组分进行浓度分析,并分别利用分光光度计及后向散射系数测量仪测定水色三要素的吸收系数和水体后向散射系数。根据获取的数据,对石油类污染水体后向散射特性进行分析,分别建立了(1)石油类污染水体后向散射系数光谱模型;(2)石油类污染水体和非石油类污染水体后向散射系数与无机悬浮物浓度的关系模型。研究结果表明:(1)在建立的后向散射系数光谱模型中,幂函数指数平均值为0.87;(2)从相关系数分析来看,对后向散射系数起主要作用的是无机悬浮物浓度,其次是石油类物质浓度,而有机悬浮物浓度几乎没有影响;(3)对于无石油类污染水体,后向散射系数与无机悬浮物浓度为对数关系模型,而与有石油类污染水体更接近线性关系模型。     

走航式水质采集监测平台的构建

走航式水质采集监测平台是近年来发展的一种新型海洋监测方式,适用于近海海域、水库、河流、湖泊等多种水体的水质监测,可以实现水质采集监测自动化,有助于对重要监测单位实施自动化监控管理。近海走航式水质采集监测平台是多学科的集成和整合。平台采用双体船、双螺旋桨全密封结构,在虚拟仪器软件的控制下,可以实现自主规划路径、自主导航和自主避障、智能采集水样和实时传送监测数据等功能。自诊断自确认系统保证了近海走航式水质采集监测平台系统的安全运行,以太阳能和锂蓄电池为混合动力、无二次污染。通过实际海洋环境测试,证明了该平台具有很强的实用性和广阔的应用前景。     

Datasonics声学系统输出信号与悬浮物浓度的关系及计算

Datasonics声学探测系统的主要功能之一是实时探测水体中悬浮颗粒物浓度的时空分布。本文论述了该系统输出信号与悬浮物浓度的关系,分析了关系式中各项的意义,给出了Data-sonics系统悬浮物浓度的计算实例:并对声学系统参数的确定及其在计算中的应用进行了讨论。对于不同的声学系统,可根据各自的系统参数依此方法进行声学信号与悬浮物浓度的标定及计算。     

浙江省海洋水质监测浮标设计与实现

作为一种高技术监测手段,海洋浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展。文中介绍了浙江近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测实现。浮标设计为生态浮标、海滨浮标和专项浮标3种类型,由浮体、标架、供电设备、防护设备、锚系、传感器、数据采集传输、电子/电池舱、岸站接收系统等9个部分组成。浮体设计为圆饼形,浮体下方正中安装稳定锤以保证具备足够的稳定性。供电设备由太阳能电池板、大容量蓄电池组成,可保障海上30 d连续阴雨天气、恶劣海况下的不间断供电。浮标经喷防污漆、牺牲阳极保护、裹铜皮、加过滤网和人工清除等5种方法防腐、防污处理后投放入海,采用常规维护、应急维护和年度维护等3种方式保障浮标系统运行稳定。投放后可实现对标浮所在海域水质、气象、生态等参数的连续、实时、自动监测。最后对浮体直径设计和浮标投放点选址提出了建议和要求。该设计可为其它类似区域的水质监控提供良好的参考。     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化，但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统，基于此，中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统，其浮标体为柱台型结构，采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器，实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测，从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测，并支持铱星和北斗等卫星通信方式，将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来，深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用，每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料，促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平，并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新，形成了自有特色。     

国内海洋浮标监测系统研究概况

文章介绍了国内海洋浮标监测系统的类型、系统组成、监测资料的质量控制和应用概况。将国内常见的海洋浮标监测系统划分为８个类型。监测系统通常由浮标系统、锚泊系统和岸站系统３部分组成,其中浮标系统通常包括浮体、标架、供电设备、防护设备和各类传感器等。近年来研制开发集水文气象水质生物监测于一体的多参数海洋自动监测浮标系统是一个重点,但已有浮标系统监测资料的质量控制和应用还有待进一步研究。     

生态浮标在线监测数据可靠性研究及误差分析

以宁波市近岸海域在线监测浮标系统为研究对象,从传感器性能测试、误差分析和趋势性比较3个方面来综合评估浮标在线监测数据的准确性和可靠性,并分析在线监测数据误差的内在原因。经实验及结果分析,生态浮标在线监测系统测得的数据真实可靠,误差范围符合相关规定的要求,可以用于对海水水质的实时连续监测。     

自治式海洋环境监测系统的低功耗设计

针对海洋环境监测系统中供电电池组有限储能与仪器长期工作之间的矛盾,进行了自治式海洋环境监测系统的低功耗研究.从节能降耗、充分利用水体能源出发,将定点锚泊潜标和浮标技术相结合,采用双浮体技术,基于能量守恒,研制了一种储能型的传动装置;在分析了影响系统功耗的各种因素的基础上,对单片机数据采集控制存储系统进行了低功耗设计,为海洋环境监测系统长期在位作业提供了有力的能源保证,很好地解决了海洋环境监测系统的能源供应问题,使得该系统可以依靠单一的传感器组完成深达55 m以上的水体次表层海洋要素的长期连续垂直剖面观测.     

象山港生态浮标自动监测数据比对结果统计与分析

生态浮标在线监测系统目前已广泛应用于污染物监测、灾害预警等多方面,监测数据的可靠性和准确性是浮标在线监测系统推广与应用的前提和基础。选取象山港海域生态浮标近3 a同时段的水质自动监测与实验室监测数据,利用SPSS软件对比对结果进行统计与分析,结果显示,浮标自动监测数据与实验室监测数据有较好的一致性,无显著的系统性偏差,大部分监测指标的正负偏差呈正态分布,可以用于对海水水质的实时监测,为决策部门及社会公众提供准确有效的海洋生态环境信息服务。     

基于数值模拟与卫星遥感的填海施工悬浮物监测——以大连海上人工岛机场建设为背景

本文以大连海上人工岛机场建设为背景,采用计算机数值模拟与遥感技术监测填海施工引起的悬浮物扩散状况。根据工程海域的潮流特点,构建了水动力及悬浮物扩散模型,模拟了涨落潮状态下填海施工产生的悬浮物扩散情况;通过采集现场悬浮物浓度,利用我国环境灾害监测预报小卫星(HJ-1A/1B)的遥感数据进行回归分析,建立了悬浮物反演模型,得到施工海域悬浮物分布的反演结果。对比遥感反演与数值模拟结果,显示两者基本吻合,表明本文方法能够揭示填海施工造成的大范围悬浮物的扩散规律,对于制定填海施工的环境保护措施、评价海洋环境影响具有借鉴意义。     

基于单片机和模糊控制的浮标自动防碰撞系统

针对海洋观测浮标易受过往船只碰撞及恶劣天气的影响而损坏,提出了基于单片机和模糊控制的浮标自动防碰撞系统。该系统以C8051F340单片机作为核心控制芯片,设计了控制系统的软硬件,实现了信号的采集、处理、分析和传送。以距离、风速信号及其变化量作为输入变量,建立了相应的模糊控制规则和控制算法,设计了模糊控制器,为浮标长期、安全运行提供了保证,并为海洋测量仪器实现智能化控制奠定了基础。