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遥感技术为湖泊“把脉问诊” 未来发展可期

  中国科学院东北地理与农业生态研究研究员宋开山团队和合作方利用遥感技术等手段监测水体富营养化程度,可提前对蓝绿藻暴发进行预警,定量估算水体中藻毒素的含量。该成果已在太湖、巢湖等投入使用。
 
  水体富营养化,主要体现在氮、磷等营养物质大量进入水体导致藻类快速繁殖。当藻类死亡时,大量消耗水体溶解氧量,导致鱼类等生物大量死亡、水生态系统崩溃。藻类大量死亡会导致水体散发恶臭味道,一些水藻(蓝绿藻)还会产生毒素,造成严重污染。
 
  宋开山团队与中国科学院南京地理与湖泊所研究员段洪涛、施坤等通过卫星遥感与实际布点相结合,构建遥感模型计算水体透明度、叶绿素、总氮和总磷含量,以此监测湖泊和水库的富营养化程度,还可以估算藻毒素的含量。宋开山说,创新点是模型中加入关键变量——蓝绿藻中所特有的指示性色素藻青蛋白。藻青蛋白既有很好的光谱特性,能被遥感技术识别,又能准确反映蓝绿藻浓度,提高遥感技术测算蓝绿藻浓度的准确性,也是估算藻毒素的关键。
 
  卫星遥感调查具有视点高、视域广、数据采集快和重复、连续观察的特点,获取的资料为数字化,可直接进入用户的计算机图像处理系统。卫星遥感调查具有传统的调查方法无法比拟的优势。卫星遥感调查在土地资源、森林资源,地质矿产资源、水利资源调查和农作物估产等方面具有广阔的应用前景。
 
  遥感平台是遥感过程中乘载遥感器的运载工具,它如同在地面摄影时安放照相机的三脚架,是在空中或空间安放遥感器的装置。主要的遥感平台有高空气球、飞机、火箭、人造卫星、载人宇宙飞船等。遥感器是远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器,除可见光摄影机、红外摄影机、紫外摄影机外,还有红外扫描仪、多光谱扫描仪、微波辐射和散射计、侧视雷达、专题成像仪、成像光谱仪等,遥感器正在向多光谱、多极化、微型化和高分辨率的方向发展。遥感器接受到的数字和图像信息,通常采用三种记录方式:胶片、图像和数字磁带。其信息通过校正、变换、分解、组合等光学处理或图像数字处理过程,提供给用户分析、判读,或在地理信息系统和专家系统的支持下,制成专题地图或统计图表,为资源勘察、环境监测、国土测绘、军事侦察提供信息服务。我国已成功发射并回收了10多颗遥感卫星和气象卫星,获得了全色像片和红外彩色图像,并建立了卫星遥感地面站和卫星气象中心,开发了图像处理系统和计算机辅助制图系统。从“风云二号”气象卫星获取的红外云图上,我们每天都可以从电视机上观看到气象形势。

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