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水环境遥感助力黑臭水体整治

来源:中国科学报2021-03-03 09:33

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  近日,中国科学院空天信息创新研究院(以下简称“空天院”)水环境遥感团队解决了水体的定量化处理精度和海量数据批处理效率的科学难题,形成了以黑臭水体光谱识别模型和高分批处理技术为核心的业务体系,应用于全国23个省(直辖市、自治区)的64个地级及以上城市的黑臭水体筛查,支撑了生态环境部城市黑臭水体监管工作。

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一般水体与黑臭水体光谱的区别(空天院供图)

  黑臭水体是水体污染的一种极端现象,是目前较为突出的环境问题,“十四五”水环境治理设定了基本消除城市黑臭水体的新目标。据介绍,水体面广、量大,而黑臭水体具有随季节反复的变化特征。传统的筛查和监测方式需要人到达现场,而遥感技术可以大范围、快速定位黑臭水体,节约时间和资源,还可以动态反映变化。因此,遥感技术作为一种大范围的黑臭水体监测手段,相比传统的地面监测手段具有低成本、覆盖广、速度快等优势。

  黑臭水体遥感的原理是什么?空天院副研究员申茜表示,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”。

  “从图上可以看到,一般水体和黑臭水体的颜色十分接近,很难用肉眼区分。然而,每种水体都有自己的“光谱指纹”,即反射率特征。遥感影像上之所以可以识别出黑臭水体,就是通过“光谱指纹”的细微差异进行识别。”申茜说。

  水环境遥感团队在水体反射率保真的前提下实现了批量自动化处理影像,完成黑臭水体筛查、治理过程监督和治理成效评估等全链条的深入研究。此外,该团队自主研发了城市黑臭水体高分定量遥感专题产品生产系统,极大提高了筛查效率。例如,1人使用传统方法筛查完北京建成区约2500平方公里,需要花费1年的时间,但使用该系统处理高分二号影像进行筛查,可以节省到15天。

  2018~2020年,该团队配合生态环境部、住房和城乡建设部“城市黑臭水体整治专项行动”和生态环境部土壤生态环境司农村黑臭水体抽查工作,对地方上报名单进行核查。根据2019年收集到的水中氨氮含量、透明度、溶解氧等参数和现场感官判别结果,对该团队提供的黑臭水体遥感筛查结果进行精度判断。结果显示,一共244个点位,识别正确点位192个,识别正确率为79%。因此,该团队提供的黑臭水体遥感筛查结果基本可靠。

  该团队成果已在生态环境、水利、自然资源、住房和城乡建设等多家部委单位开展业务化应用,并被纳入国家监管业务体系。(高雅丽)

[ 责编:赵清建 ]
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