地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取；提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列；发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性；构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测；在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

长江源区浮游植物群落结构及分布特征

地处青藏高原腹地的长江源区是长江流域的水源涵养地和生态系统的天然屏障,同时也是自然生态系统最敏感、生态环境十分脆弱的地区,浮游植物作为水体生态系统中的初级生产者,其群落结构对反映水体质量具有重要的指示作用。为探究长江源区水环境特性和浮游植物群落特征,于2018年3月份与10月份对长江源区10个典型河段的水环境因子与浮游植物群落组成进行了系统调查。结果显示:10月份各调查河段流速、浊度、水温及电导率等水环境参数均比3月份高;同一月份中,楚玛尔河的浊度、盐度、电导率等水环境参数均显著高于其余河段;两个月份各调查河段的pH、溶解氧以及亚硝酸盐氮等指标差异不显著。采样调查共鉴定出浮游植物4门28属58种,其中以硅藻、绿藻和蓝藻物种数占优,分别占总数的79.3%、10.4%和8.6%。调查期间,长江源区浮游植物密度在6.06×10~4～39.90×10~4 cells·L~(-1)之间,平均生物量为0.59 mg·L~(-1)。浮游植物优势种有美丽颤藻(Oscillatoria formosa)、普通等片藻(Diatoma vulgare)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、针杆藻(Synedra sp.)、舟形藻(Navicula sp.)、桥弯藻(Cymbella sp.)、小球藻(Chlorella sp.)等。两个月份Shannon-Wiener多样性指数(H’)均值分别为3.06和3.12,Margalef丰富度指数(D)均值为1.17和1.52,Pielou均匀度指数(J)均值为0.90和0.82。结合水体营养盐指标、浮游植物密度及多样性指数等指标对水质评价,长江源区水质总体呈无污染或轻度污染状态。     

黄孝河、机场河水环境综合治理数字孪生平台的设计与开发

随着新一代信息化技术的蓬勃发展，数字孪生技术在各行业的应用也愈发深入。面对流域水环境治理在管理部门多、空间尺度大、外部环境多变、联合调度难等问题，以黄孝河、机场河水环境综合治理项目为研究对象，以数字孪生五维模型为理论基础，基于模型模拟预测、BIM、Unreal Engine等新一代信息化技术，建立黄孝河、机场河水环境综合治理数字孪生平台，融合流域内的天气状态、水质状态、异常事件、调度指令等关键信息，构建“流域-区域-厂站”三级仿真体系，实现了“源、厂、网、河、湖”的一体化管理，为管理者提供智能运维、预测预警、动态调度等应用价值，实现了水务治理的实时有效监管和科学辅助决策，以期为未来智慧水务建设提供经验参考。     

“强—弱可持续”视角下土地整治对区域脱贫的贡献度

作为解决区域贫困问题的有效手段,开展土地整治对区域可持续脱贫具有重要推动作用。针对土地整治对可持续脱贫的支撑程度,基于“强—弱可持续”理论,以乌蒙山连片特困区为研究区,构建土地整治脱贫机制解析框架,借助结构方程模型构建土地整治支撑脱贫的假设并验证,结果显示:(1)土地整治工程对区域脱贫产生直接效益的总效应值为0.72,贡献于间接效益的总效应值为0.42,表明土地整治可直接支撑区域脱贫的直接效益,但对区域发展的间接效益贡献度尚显不足。(2)直接效益对间接效益的影响总效应值为0.96,土地整治为脱贫带来的直接效益对区域发展的间接效益贡献度较大。(3)土地整治各要素对资源初期改善度及直接、间接效益的贡献率具有差异性。新增耕地和土地平整为资源初期改善带来的贡献度较大,土地流转和机械化程度对直接效益的贡献度较大,企业收入和税收对间接效益的贡献度较大。为提升土地整治对区域的脱贫作用,应加强直接效益的巩固以促进间接效益的强可持续,研究为土地整治效益的挖掘与发挥提供参考,为国土空间规划背景下的全域国土综合整治和乡村振兴战略提供参考建议。     

基于国产“风云三号”卫星MERSI的太湖蓝藻水华监测业务化应用

使用无锡市环境监测中心站环境遥感综合处理系统,对2017年7—11月FY-3/MERSI影像数据进行蓝藻水华提取分析,并通过当日与国外MODIS、VIIRS影像数据的蓝藻水华提取结果进行协同比对,验证FY-3/MERSI影像在蓝藻水华预警监测业务化应用的前景。结果表明,3种数据源均能实现蓝藻水华空间分布的业务化运行;由于卫星过境时间的不同,可综合利用这3种数据源观测太湖蓝藻水华在一天中的动态变化,分析蓝藻水华的发生规律。     

淮河支流污染物综合降解系数动态测算

确定河流污染物综合降解系数动态变化规律对提高水环境容量测算精度和水环境管理具有重要意义。通过现场模拟法,采用一维稳态模型测算了淮河支流洪河五沟营-塔桥乡河段COD、氨氮和总磷在枯水期、平水期和丰水期的综合降解系数,COD、氨氮和总磷降解系数在各水期的关系为枯水期平水期丰水期,提出了建议值并利用实测浓度对计算结果进行了检验,结果表明,不同水期综合降解系数吻合情况较好。     

新形势下环境质量综合分析思路探讨

随着中国共产党第十九次全国代表大会的顺利召开,环保"大部制"改革、环境监测垂直管理制度改革以及国家"大气十条""水十条""土十条"的全面实施均对生态环境保护、环境监测乃至环境质量综合分析工作提出了新要求。新形势下,环境质量综合分析应与时俱进、开拓创新,进一步优化工作机制,加强系统分析,增强综合分析报告的科学性、规范性、时效性、精准性、客观性等,强化技术与能力支撑,更好发挥环境监测对环境管理和决策的引领作用。     

基于变权灰色云模型的江苏省水环境系统脆弱性评价

水环境系统脆弱性是水资源利用与生态环境研究的热点问题，通过研究水环境系统的内在机理，综合考虑影响水环境系统脆弱性的资源、环境、经济、社会等因素，借助驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）框架构建水环境系统脆弱性评价指标体系。在此基础上，构建基于变权灰色云模型的评价方法，对2004~2014年江苏省水环境系统脆弱性进行评价。结果表明：2004~2014年水环境系统脆弱性指数由47.056提高到63.210，脆弱性等级由“重度脆弱”演化为“中度脆弱”，并长期维持在“中度脆弱的”等级，2014年出现了向“轻度脆弱”状态转变的趋势。分析各个子系统对水环境系统脆弱性影响程度可知，影响子系统和响应子系统对江苏省水环境脆弱性系统的影响程度逐年增加；而压力子系统和管理子系统对水环境系统脆弱性的影响程度逐年下降；其它子系统对水环境系统脆弱性的影响维持在一定水平小幅度波动。     

基于SPSS的独流减河水生态水环境相关关系研究

为提升独流减河干流水生态水平,增强水生态管理能力,亟需建立独流减河水生态水环境响应模型,实现通过管理水环境调节水生态的目的。于2017年在独流减河干流10个断面采集了120个水样、40个生物样品,进行了水质检测和藻类鉴定。结果表明:独流减河干流以Cl~-和Na~+为主要离子,平均质量浓度分别为4 774.35mg/L、2 137.35 mg/L;总氮、总磷质量浓度高,平均质量浓度分别为4.17 mg/L、0.46 mg/L;Pb、Cd污染较重,平均质量浓度分别为0.1mg/L、0.05 mg/L;藻类以蓝藻门的数量最多、绿藻门种类最多。基于SPSS平台对水生态指数和水质因子进行相关性分析,并建立了水生态回归模型。结果表明,独流减河藻类香农多样性指数与水体中的氮磷比呈反比例关系,要保证较高的水生态多样性,水体中氮磷比需要控制在8.83以下。     

大型公共场所火灾隐患的定量分析及风险评估

为了更好地控制大型公共场所火灾风险,结合定性和定量分析方法的优势,采用层次分析法-模糊评价法-风险矩阵对火灾风险进行评估。首先根据大型公共场所火灾的事故案例,结合前人的研究,确定了评价火灾风险的一级指标与二级指标,建立了多层次的大型公共场所火灾的评估体系。之后采用层次分析法确定了二级指标的权重因子,采用模糊综合评价法估计事故频率与事故损失的估计值与等级,运用风险矩阵获得大型公共场所火灾风险的水平。将二级指标在频率与损失处的得分相乘再乘以隐患修正系数,得到二级指标的得分,实现对隐患的定量分析。运用上述方法对某一大型公共场所火灾风险进行了分析评估。