3.2 基于多通道優(yōu)化反演模型的實時監(jiān)測

利用本文提出的多通道光譜優(yōu)化反演模型對實時采集的光譜影像進行分析，可以計算出不同時間段被監(jiān)測水體的主要參數(shù)值，并能夠跟隨其連續(xù)變化過程。選取某天連續(xù)整點時刻采集點的監(jiān)測結(jié)果見表3。

由表3可以看出，隨著數(shù)據(jù)采集時間的持續(xù)，水體中的陰影和表面漂浮的少許植被等因外界環(huán)境因素影響而變化，與此同時水體本身的內(nèi)部組成含量也在發(fā)生變化。利用采集到水體的多通道光譜影像，可以完整收集動態(tài)變化的數(shù)據(jù)，并進一步反映出水體組分的變化情況。

在不同整點時刻水質(zhì)參數(shù)反演結(jié)果的統(tǒng)計值如圖4所示。上午8∶00至下午17∶00,目標水體Chla濃度的變化范圍8.91～17.64mg/m3,均值13.56mg/m3。TP濃度的變化范圍0.04～0.08mg/L,均值0.06mg/L。TSM濃度的變化范圍19.42～48.57mg/L,均值33.13mg/L。其中Chla濃度較低，表明水體中藻類較少，主要是受到氣候的影響。Chla濃度升高時，TP的濃度也有所提升，表明兩種水質(zhì)指標之間存在一定的相關(guān)性。TSM的濃度變化較大，主要與水體中有機懸浮物和無機懸浮物的變化相關(guān)，由于研究區(qū)位于居民生活區(qū)附近，生活污水排放會導(dǎo)致TSM的變化較為明顯。

3.3 監(jiān)測結(jié)果分析

在煤礦監(jiān)測區(qū)域內(nèi)每個采樣點采集2000mL水樣并低溫冷藏，當天由當?shù)貦z測機構(gòu)通過分光光度法(HJ 897—2017)測定Chla含量，鉬酸銨分光光度法(GB/T 11893—1989)測定TP含量，稱重法(GB 11901—1989)測定TSM含量，并與相應(yīng)水質(zhì)參數(shù)反演結(jié)果進行了比較，也驗證了多通道光譜水質(zhì)參數(shù)反演方法的精度。兩者比對結(jié)果見表4。

對比實驗測定結(jié)果表明水質(zhì)參數(shù)濃度的驗證誤差較低，反演精度較高，表明該多通道光譜優(yōu)化反演方法可以有效地對礦區(qū)內(nèi)水體的水質(zhì)狀況進行實時監(jiān)測。按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838—2002),目標區(qū)域TP濃度大于0.02mg/L,小于0.1mg/L時，屬于二類水體。

4 結(jié) 論

1)本文針對礦區(qū)水環(huán)境監(jiān)測提出了一種基于多通道光譜水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測方法。此方法采用遠距離非接觸方式進行水體多通道光譜數(shù)據(jù)采集，獲取的多光譜影像以及地物反射率曲線均符合不同地物的反射光譜特征，優(yōu)化的水質(zhì)參數(shù)反演模型，使數(shù)據(jù)更加準確。

2)相對于傳統(tǒng)的單通道光譜數(shù)據(jù)反演建模方法，最優(yōu)通道組合數(shù)據(jù)可以在保證較高準確率的同時減小了計算量，降低數(shù)據(jù)計算復(fù)雜度，克服運算量過大問題，保證了數(shù)據(jù)處理實時性。

3)多通道光譜水環(huán)境監(jiān)測方法結(jié)合了傳統(tǒng)監(jiān)測和遙感監(jiān)測，很大程度上彌補了時效性、可視化效果等方面的不足，可以及時獲得準確的水質(zhì)參數(shù)的空間分布、時空變化，對礦區(qū)水域整體治理具有重要的應(yīng)用價值和實際意義。
 

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