【導(dǎo)讀】準(zhǔn)同步水質(zhì)監(jiān)測驗(yàn)證等方法，考慮水體空間變異性，通過尺度轉(zhuǎn)換，方法和技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)與遙感水質(zhì)監(jiān)測的同步完成。并根據(jù)實(shí)測結(jié)果，變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測的技術(shù)模式。其成果拓寬了城市景觀水體開展省時(shí)省。從而為探索切實(shí)有效的城市景觀水體修復(fù)。益與社會經(jīng)濟(jì)效益等提供了重要途徑。圍水域普遍存在富營養(yǎng)化或超營養(yǎng)化狀態(tài)。對我國正在實(shí)施的水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略帶來了負(fù)面的影響。體富營養(yǎng)化，保護(hù)城區(qū)重要水資源工作迫在眉睫。但由于其數(shù)據(jù)的數(shù)量有限，需要在全國建立龐大的水質(zhì)監(jiān)。全面詳細(xì)的反映整個(gè)水體環(huán)境的總體時(shí)空變化。域乃至全球范圍的分布狀況。事件的發(fā)生、發(fā)展。與評價(jià)，已成為現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測方面的新趨勢新發(fā)展。富營養(yǎng)狀態(tài)的評價(jià)識別。同時(shí)結(jié)合多時(shí)相衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對水質(zhì)狀況。捷準(zhǔn)確監(jiān)測和及時(shí)治理就顯得尤為重要。等手段，這類監(jiān)測方法有一定的準(zhǔn)確性，但容易受局部擾動(dòng)的影響，能滿足對水質(zhì)實(shí)時(shí)、大尺度監(jiān)測評價(jià)要求。

　　

【正文】 用此方法。 （ 2）參數(shù)法： 在富營養(yǎng)化湖泊的水生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物與非生物因子處于十分復(fù)雜、相互作用的網(wǎng)絡(luò)中。一般采用水體中營養(yǎng)物質(zhì)氮、磷的濃度(即總氮、總磷指標(biāo) )，水體透明度 ,藻類的種類、數(shù)量、指示種、優(yōu)勢種，葉綠 素 a，生物多樣性指數(shù)及水質(zhì)綜合污染指數(shù)等生物和生態(tài)學(xué)指標(biāo)對湖泊、水庫生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，以判斷水體是否處于富營養(yǎng)狀態(tài)。 （ 3）生物指標(biāo)參數(shù)法： 根據(jù)湖水中水生生物的種類和數(shù)量來評價(jià)湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的方法，主要有優(yōu)勢種評價(jià)法和多樣性指數(shù)評價(jià)法等。依生物類群如浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物的不同，各國 研究者提出的方法和標(biāo)準(zhǔn)均有不同。 （ 4）營養(yǎng)狀況指數(shù)法： 綜合多項(xiàng)富營養(yǎng)化指標(biāo)，包括湖水透明度、藻類葉綠素 a含量以及潮水總磷濃度并將其轉(zhuǎn)換為營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) (TSI)，從而對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)分級的方法。最早由 Carlson建立，日本的 Aizaki等進(jìn)行了修正和完善。此方法由于可對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的數(shù)值化的分級，從而為胡泊富營養(yǎng)化機(jī)理的定量研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，應(yīng)是今后湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)中的主要方法之一。 （ 5）總成分分析營養(yǎng)度評價(jià)法 湖庫水體營養(yǎng)狀態(tài)是一個(gè)受多參數(shù)影響與控制的復(fù)雜狀態(tài)，各參數(shù)之間互相聯(lián)系、 互相影響、互相制約，采用簡化因子的方法可能引起某些信息的遺失，因此用多參數(shù)的綜合評價(jià)是十分必要的。總成分分析營養(yǎng)度評價(jià)法即通過對各單因子的分營養(yǎng)度進(jìn)行算術(shù)平均，從而對水體營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)分級。該方法的評價(jià)指標(biāo)為葉綠素 a(chla)、總磷 (TP)、總氮 (TN)、透明度 (SD)、高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)。 （ 6）灰色系統(tǒng)理論法： 灰色系統(tǒng)理論法考慮到環(huán)境是一個(gè)多因素、多層次的復(fù)雜系統(tǒng)，將湖泊水體富營養(yǎng)化評價(jià)看作是一個(gè)灰色局勢決策問題。通過構(gòu)造局勢與局勢矩陣、確定目標(biāo)效果測度、多目標(biāo)決策、確定最優(yōu)局勢等一系列 系統(tǒng)分析計(jì)算，判斷出湖泊的水體富營養(yǎng)化級別。 （ 7）評分法： 利用湖泊藻類生長旺季的葉綠素 a (湖水中藻類生長高峰值前后三個(gè)月的平均值 ) 與相應(yīng)期間 TP、 TN、 CODM n、 SD的相關(guān)關(guān)系 , 確定評分值，從而判斷湖泊營養(yǎng)程度。 （ 8）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)方法： 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是目前最活躍的前沿學(xué)科之一，尤其適合于處理非線性系統(tǒng)。它力圖模擬人腦的一些基本特征，可進(jìn)行并行計(jì)算、分布式信息存儲，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性、自組織性，特別是能處理任意類數(shù)據(jù)，這是其他傳統(tǒng)方法所無法比擬的。國內(nèi)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雖已在湖庫的富營 養(yǎng)化評價(jià)方面獲得了應(yīng)用 [50]，如謝宏斌用 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對南湖水質(zhì)富營養(yǎng)化進(jìn)行綜合評價(jià) [51]，任黎利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型評價(jià)了太湖的富營養(yǎng)化狀態(tài) [52]，盧文喜等應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對我國 17個(gè)湖泊的富營養(yǎng)化程度進(jìn)行了評價(jià) [53]，但并沒有取得比其他方法更好的結(jié)果。經(jīng)分析 ,主要原因是： ① 在確定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)模型時(shí)，沒有使用檢驗(yàn)樣本和測試樣本，多數(shù)文獻(xiàn)使用了較少的訓(xùn)練樣本；②使用了太多的隱層及其節(jié)點(diǎn)數(shù)；③部分文獻(xiàn)輸出層采用多個(gè)輸出單元，富營養(yǎng)化等級的識別比較困難。這些缺陷造成網(wǎng)絡(luò)評價(jià)模型泛化能力較差。雖然人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)在求解這類不確定性問題方面具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，但由于現(xiàn)階段我國積累的數(shù)據(jù)量極其有限，難以滿足該方法對大量數(shù)據(jù)樣本集的要求，這對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的應(yīng)用是一個(gè)挑戰(zhàn)。 水質(zhì)遙感的主要方法 理論分析方法 該方法是基于大氣輻射傳輸理論及模型，利用遙感測得的反射率計(jì)算水中實(shí)際吸收系數(shù)與后向散射系數(shù)的比值，與水中各組分的特征吸收系數(shù)、后向散射系數(shù)相聯(lián)系，反演組分含量。該種方法對于多波段反演特別有用，且具有普遍適用性 [54,55]。一些學(xué)者做了這方面的研究 [56～ 58]，建立了葉綠素濃度預(yù)測模型，水下表面輻射反射率與水體內(nèi) 在光學(xué)參數(shù)的聯(lián)系，后向散射反射率模型等。但由于理論基礎(chǔ)尚不成熟，模型假設(shè)條件多，使得精度不夠，往往只能用于研究區(qū)域，可移植性差。 經(jīng)驗(yàn)方法 經(jīng)驗(yàn)方法是通過建立遙感數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)值之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系外推水質(zhì)參數(shù)值。光譜特性和水質(zhì)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式已經(jīng)被確定，這類經(jīng)驗(yàn)方程的一般形式為： Y = A + BX 或 Y = ABX （ 9） Y —— 遙感測量值 (如輻射、反射能量值 )； X —— 感興趣的水質(zhì)參數(shù) (如葉綠素 )； A 、 B 為待定系數(shù)。 由于水質(zhì)參數(shù)與遙感數(shù)據(jù)之間的 事實(shí)相關(guān)性不能保證，如實(shí)測數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)非同步等，所以該種方法結(jié)果缺乏物理依據(jù)。 半經(jīng)驗(yàn)方法 半經(jīng)驗(yàn)方法是將已知的水質(zhì)參數(shù)光譜特征與統(tǒng)計(jì)模型相結(jié)合，選擇最佳的波段或波段組合作為相關(guān)變量估算水質(zhì)參數(shù)值的方法，這是目前最常用的方法。 經(jīng)驗(yàn)方法與半經(jīng)驗(yàn)方法都是對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法來得到水質(zhì)參數(shù)的估測值。常用的數(shù)學(xué)方法有：線性回歸、多元線性回歸、對數(shù)轉(zhuǎn)換線性回歸、聚類分析、多項(xiàng)式回歸、貝葉斯分析、灰色系統(tǒng)理論和逐步多元性回歸、主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等等。 湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)指標(biāo)及其選取原則 在實(shí)際工作中，以上幾種方法都被采用，因而在我國湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)過程中存在以下問題： (1)對湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的劃分比較混亂 ,描述方法不一； (2)湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)方法及指標(biāo)各不相同； (3)分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)差別很大。這些問題導(dǎo)致同一湖泊富營養(yǎng)化的評價(jià)結(jié)果差別很大 ,不同湖泊之間的評價(jià)結(jié)果缺乏可比性。 因此，統(tǒng)一湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)指標(biāo)、方法和分級標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的。 按照相關(guān)性、可操作性、簡潔性和科學(xué)性相結(jié)合的原則，從影響湖泊富營養(yǎng)化的眾多因子中選取葉綠素 a(chla)、總磷 (TP)、總氮 (TN)、透明度 (SD)等四項(xiàng)指 標(biāo)作為湖泊富營養(yǎng)化評價(jià)的統(tǒng)一指標(biāo)。 結(jié) 論 （ 1）利用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對所測景觀景觀水體進(jìn)行評價(jià)，綜合四個(gè)水質(zhì)參數(shù)，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) TLI在 30～ 70之間，所測景觀水體屬于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)，部分受人為干擾較大區(qū)域呈中度富營養(yǎng)化狀態(tài)，需要采取措施防止其水質(zhì)進(jìn)一步惡化。 （ 2）葉 綠素 a遙感估測模型反演吻合度較高，利用模型監(jiān)測及評價(jià)所測景觀景觀水體富營養(yǎng)化程度，與綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價(jià)結(jié)果基本一致，能夠獲得較為理想的結(jié)果。 （ 3） TM4/TM3比值法在 chla濃 度的定量反演效果較好，具有很好的線性相關(guān)性 ，可用此模型對所測景觀景觀水體進(jìn)一步進(jìn)行時(shí)空上的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。 （ 4）利用遙感方法對所測景觀進(jìn)行富營養(yǎng)化動(dòng)態(tài)監(jiān)測，富營養(yǎng)化狀況夏季較高，冬春基本沒有發(fā)生富營養(yǎng)化。監(jiān)測結(jié)果規(guī)律性較好，可以推廣到監(jiān)測西安市轄區(qū)景觀水體富營養(yǎng)化狀況。 （ 5） 盡管遙感技術(shù)在水質(zhì)研究方面取得了不少實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展 ,但也 存在不 少問題： 1)監(jiān)測精度不高，各種算法以經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)方法為主。 2)算法具有局部性、地方性和季節(jié)性 ,適用性、可移植性差。3)監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數(shù)。 4)遙感水質(zhì)監(jiān)測 的波段范圍小，多集中于可見和近紅外范圍 ,微波遙感研究少。 （ 6）針對遙感技術(shù)存在的問題，在以后的研究中，我們可以針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究攻克，使得遙感技術(shù)能夠在景觀水體富營養(yǎng)化方面發(fā)揮更大的作用，取得更好的效果。