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珠科院成熟适用水利科技成果(一):珠江三角洲水质遥感关键技术
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2022-12-01

  编者按:近日,水利部办公厅发布2022年度成熟适用水利科技成果推广清单,珠科院“洪水实时模拟与洪灾动态评估技术”等10项科技成果入选,是珠江流域片本次入选成果数量最多的单位。

  成熟适用水利科技成果推广清单是近年来切实做好成熟适用水利科技成果推广运用,进一步发挥科技对新阶段水利高质量发展的支撑保障作用而形成的一项重要举措。清单于每年初启动征集,每年发布一次,围绕推动新阶段水利高质量发展科技成果的切实需求,面向行业内外征集遴选百项左右成熟适用水利科技成果并在全国范围内推广运用,具有十分重大的行业影响力。2022年,经严格筛选,全国共有106项科技成果入选成熟适用水利科技成果推广清单。

珠科院2022年入选清单成果列表


珠江三角洲水质遥感关键技术

  技术简介

  该成果是基于大气-水体辐射传输理论和数据同化方法,开发的包括三角洲城市群水体大气校正技术、高分遥感影像水体提取技术、多模型协同水质遥感技术、水体组分耦合干扰下的水质遥感监测技术等在内的一系列水质遥感技术。基于该技术打造了内陆水体水质遥感全流程的解决方案,可支撑水源地安全保障达标建设、省际界面水质监测及排污口调查、突发水污染事件溯源分析、涉水工程评估与后评估、河湖健康评价等多项水利业务。成果适用于珠三角水域,经模型率定后亦可推广用于其他内陆水体。

  技术指标

  1.三角洲城市群水体大气校正技术,校正后影像水体波谱形状正常,较基于大气辐射传输模型的大气校正模块(FLAASH)和基于地物波谱信息的快速大气校正工具(QUAC)在红光、近红外波段更接近实测光谱。

  2.高分遥感影像水体提取技术,处理后的遥感影像可通过简单的水体指数阈值消除大量城市高层建筑造成的阴影区域,水体提取精度高。

  3.多模型协同水质遥感反演技术,最优平均绝对百分比误差(MAPE)为25.8%,优于最优单模型的27.1%,相关系数均值最高达0.85,多模型反演值与实测值拟合精度较好。

  4.基于耦合干扰效应的水质遥感反演技术,以波段比值表示水体组分对高锰酸盐指数(CODMn)干扰强弱分段建立反演模型,模型均方根误差(RMSE)普遍低于1。

  技术特色

  成果既适用于珠三角水域,经模型率定后,也能适用于其他内陆水体,其技术特点主要包括:

  (1)适用于城市网河区水体大气校正和水体精确提取;

  (2)多模型协同反演悬浮泥沙算法普适性较好;

  (3)水体组分耦合干扰情况下实现水质参数的遥感定量反演。

  经典案例

  1.应用于珠江流域水源地安全保障达标建设:通过水质反演-风险源识别-无人机调查的方法,及时发现水源地风险源,提升水源地安全保障监管工作效率。

  水源地水质遥感反演结果及风险源分布

  2.应用于区域水质遥感监测及排污口调查:基于自主开发的遥感反演软件(WatQRS V1.2)对某行政区域交界处的河道水质进行遥感监测,通过多时相遥感反演的化学需氧量(COD)均值,确定了疑似污染源的位置,再通过现场无人机作业精确确定排污口,为区域水污染防治理清权责。

  某河道附近水域多年COD遥感反演均值

  3.应用于区域水质遥感动态监测:通过本技术方法对特定水域开展周期性的水质遥感监测,丰富了水环境监测的技术手段,提升了水行政主管部门的工作效率与能力。通过对深圳市茅洲河2015年至2021年的水体有机污染遥感监测的结果分析,印证了2017年以来茅洲河水体有机污染好转的事实。

  茅洲河水体有机污染遥感动态监测

  4.应用于河湖健康评价:在河湖健康评价中可针对水质优劣程度、水体透明度、入河排污口布局合理程度等内容开展工作,结合无人机遥感技术、人机交互解译、GIS等相关技术,为河湖健康评估提供多维度的信息化支撑。

  广州市某河道水体悬浮颗粒物多年遥感反演均值及样点分布

  5.应用于水库富营养化调查:通过本技术对江西省某水库的水体叶绿素浓度开展遥感动态监测,结果显示近期库区叶绿素呈现显著增加的态势。

  江西省某水库库区叶绿素浓度遥感动态监测

  来源:中国水利网站 2022年12月1日

责任编辑:陈帅
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