富营养化水体水质遥感监测(上海市创新申请).doc

同 济 大 学国家大学生创新性实验计划项目申 请 书项目名称： 富营养化水体水质遥感监测研究申请单位： 环境科学与工程学院07给排水、海洋与地球科学学院07地球物理项目负责人： 071486起止年限： 2009年1月-2010年12月国家大学生创新性实验计划项目申请表环境科学与工程学院07给排水、海洋与地球科学学院07地球物理 项目名称富营养化水体水质遥感监测研究 申请经费10000元起止时间2009年1月-2010年12月申请人或申请团队 姓名年级所在院系、专业联系电话Email李冬梅 2007 环境科学类 施斯捷 2007 环境科学类 刘翔 2007 给排水 赵霆婷 2007 给水排水工程 龚紫婧 2007 地球物理学 导师姓名仇雁翎 职务/职称副教授 电E 一、申请理由（包括自身具备的知识条件：自己的特长、兴趣等） 1.富营养化湖泊水质监测的客观需求 随着我国社会经济的迅速发展，监测数据表明，目前各大水系都存在不同程度的污染，湖泊富营养化状况普遍存在。 太湖是中国第三大淡水湖，近年来，太湖沿岸的苏州、无锡、常州、嘉兴、湖州等城市经济发展迅猛。然而周边地区经济的腾飞却使得太湖为之付出了沉重的代价，沿岸大量的工业废水生活污水排放、农田污水径流以及渔业养殖所形成的内源污染，正使得太湖成为长三角地区的一个公共“污水盆”。2007年5月太湖蓝藻爆发，在位于湖西北岸的无锡引发了轰动全国的水危机。目前，太湖蓝藻已呈全湖性分布，在某些水域，蓝藻暴发还导致了大量鱼类死亡。 淀山湖地处太湖下游，为上海市水源保护区，其水质情况直接关系到市民健康与经济的发展，保护好水资源对保障上海的饮用水安全具有极其重要的意义。但随着经济的高速发展和工业化程度的加剧，以及上游太湖来水的水质持续恶化，淀山湖的其水质污染和富营养化情况也日益加重。 在我国，以太湖和淀山湖为代表的内陆湖泊往往既是水源保护区，又是水产品和交通运输的重要载体，其水体环境状况直接关系到生态环境安全、经济发展和人民群众的生命健康。因此，如何更有效地监测其水质， 对于污染防治和保障其正常功能的发挥无疑具有重要的现实意义。 目前，我国内陆水体水质常规的监测方法是先采集水样，然后送至实验室进行水质测定与分析，对水质数据进行后继评价与后继处理。该方法固然可以满足对众多的水质指标进行分析和评价的需求，但是需要耗费较多的人力、物力与财力，而且水样采集受到各种人力、物力和气候、水文条件等因素的制约，采样点布设数量有限，监测周期较长，对于较大的水体，这种监测方法难以有效的对整体水域进行监测，且所得分析结果难以具备一般普遍性的意义，不能满足对水质进行大尺度、动态的监测要求。 2.遥感技术在水质监测领域的优势 遥感（RS）是近几十年发展起来的一门新兴技术，遥感器几何与光谱分辨率的提高，为应用遥感技术进行水体污染监测和研究开辟了新的途径。尤其是近些年来，遥感技术迅猛发展，为监测河流、湖泊等较大的水体提供了新的技术手段。遥感可以大尺度的提供水质信息，并且具有高时间分辨率、连续的特点，在相当大的程度上弥补了在环境水质监测中常规监测方法的不足，这就为环境监测提供了一个卓有成效的新方法。 （上图为太湖蓝藻爆发时遥感水质监测图像） 利用卫星遥感信息进行大面积范围内水体浮游植物空间分布及动态的定量分析，能够在一定程度上弥补水面采样观测时空间隔大且费时费力的缺陷和困难，还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向、影响范围以及与清洁水混合稀释的特征，有利于查明污染物的来龙去脉，为科学地布设地面监测点提供依据。卫星遥感还以其特有的周期性优势成为持久监测区域乃至全球尺度上湖泊、水库的有效手段。由于遥感图像具有直观明了、宏观性强的特点，能清楚地反映出区域或整个流域污染现状和空间分布特征。利用多时相遥感数据还可以对同一流域水体污染历史和污染趋势做出研究和预测，为水资源保护和规划以及可持续发展提供动态基础数据和科学决策依据。二、项目方案 对太湖和/或淀山湖进行GPS布点、水样采集和现场反射光谱测量，测定温度、溶解氧、浊度、叶绿素a、总氮、总磷、生化需氧量等水质参数，绘制相应监测点的反射光谱曲线，确定定量提取水质参数的最佳波段位置和波段组合，探讨各水质参数的可遥感性，构造基于现场高光谱测量的水质参数模型。对Landsat TM遥感图像进行处理，利用回归、聚类、主成分分析等统计分析技术，探索水质参数实测结果与遥感影像的光谱信息之间的关系，进行水质描述参数的反演，构造基于遥感影像的水质参数模型，并对模型的精度进行验证。利用所建立的模型进行遥感制图，并对水体的富营养化状态进行评价。三、创新与特色 1.创新： 水质参数的遥感定量监测技术是一项较新的大区域水质监测技术，我国目前对该技术的研究还在起步阶段，本项目的研究具有一定创新性。 2.特色： 水质遥感监测技术包括水质分析和遥感监测，而水质分析是环境科学与工程学院给排水专业的传统强项，海洋与地球科学学院的遥感监测技术近年来发展十分迅速，我们的团队正是由这两个学院的学生组成，两个学院的同学各展所长，将为本项目的研究提供极大的便利，不同领域的碰撞也将产生出人意料的思维火花。四、预期成果 1.确定各主要水质参数的最佳定量监测波段及其最佳组合； 2.构建各水质参数高光谱模型和多光谱遥感模型； 3.利用遥感图像所载的多光谱数据反演各水质参数，并进行遥感制图应用，直观反映水质状况； 4.完成10000字创新实验报告。 5.发表论文1-2篇。五、项目进程安排研究阶段起止时间研究内容 12009.01-2009.03文献查阅，确定研究方案与技术路线22009.04-2009.05熟悉遥感影像处理软件，订购实验试剂与材料32009.06-2010.08利用便携式光谱仪现场高光谱测试，取水样实验室分析，购买遥感数据并进行处理，构建水质参数高光谱模型和遥感模型，并利用模型对 水质进行反演。撰写相关论文42010