馮艷紅，張文婷，周銀輝，周 鑄

（1.江蘇省水文水資源勘測局南京分局，江蘇南京 210000；2.南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司宿遷分公司，江蘇宿遷 223800；3.江蘇省水利工程科技咨詢股份有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

改革開放至今，已經(jīng)走過了四十多個春秋，我們國家的發(fā)展可以用“日新月異”和“突飛猛進”形容，尤其是在新形勢的大背景之下，越來越多的行業(yè)獲得了長足的發(fā)展，但是與之而來的環(huán)境污染問題、水資源污染問題，也成為了新時期水安全保障所面臨的要點問題之一，如果再應(yīng)用傳統(tǒng)、粗放的水環(huán)境管理方法，必然無法與新時代下水環(huán)境治理和保護的需求相符合、相一致，水環(huán)境精細化的管理已經(jīng)成為了水環(huán)境管理過程當(dāng)中的發(fā)展趨勢與主要的方法。通過對于水質(zhì)評價內(nèi)容進行認真的分析與研究，發(fā)現(xiàn)其在水環(huán)境管理過程當(dāng)中扮演著重要角色和占據(jù)關(guān)鍵的位置，通過匯集到的數(shù)據(jù)進行水質(zhì)的科學(xué)評價，可以對于水質(zhì)的具體情況進行全面的了解與掌握，還可以有效地預(yù)測出水質(zhì)變化的方向與趨勢，之后科學(xué)、合理的對于水資源進行分配與運用。基于此，本文下面主要對于水環(huán)境保護當(dāng)中基于多源光譜的水質(zhì)自動監(jiān)測方法進行進一步的分析和研究。

1 實施水質(zhì)動態(tài)評價的支撐條件與不足之處分析

1.1 支撐的主要條件

首先，國家與相關(guān)部門為了加大水量水質(zhì)監(jiān)督檢測的力度，出臺了《關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》，將其作為了水資源管理制度的保障方法與策略。近幾年來，無論是水利部門、還是生態(tài)環(huán)境管理部門等，都對于水資源、水環(huán)境、生態(tài)監(jiān)督體系建設(shè)過程當(dāng)中的相關(guān)問題進行了細致的分析和研究，在提升監(jiān)督檢測覆蓋的范圍、程度等方面付出了巨大的努力，并進行了深入的探索。伴隨著時間的不斷推移，監(jiān)測站網(wǎng)也不斷的在健全與完善當(dāng)中，許多的監(jiān)測方法與技術(shù)也應(yīng)用而生，匯集到了許多多尺度、多類型的水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為了與我們國家所提出的國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略當(dāng)中的內(nèi)容相符合、相一致，在2016年，原環(huán)境保護部門也發(fā)布了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》，其中明確的強調(diào)：要將大數(shù)據(jù)的作用和力量全部的發(fā)揮出來，促進環(huán)境治理體系和治理能力向著現(xiàn)代化的方向所發(fā)展和前進，真正的實現(xiàn)對于生態(tài)環(huán)境的治理和對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)督的精細化管理。

其次，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展情況。通過對于水質(zhì)監(jiān)測進行細致的分析和研究，發(fā)現(xiàn)其是水質(zhì)評價的前提。傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方法就是由專業(yè)的工作人員來到野外之后，進行水樣的選擇，再將水要拿到專業(yè)實驗室當(dāng)中對于水質(zhì)進行科學(xué)的化驗，雖然說這種方法能夠準確的分析結(jié)果，但是需要的時間非常的長，而且須要投入的成本也很高，還有最重要的一點，就是經(jīng)常會受到氣候、水文等因素的影響與限制，無法進行長時間和大氛圍的跟蹤監(jiān)測。時代在不斷的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也從未停止過革新的腳步，在新時代的大背景之下，各種類型的水質(zhì)監(jiān)測新技術(shù)應(yīng)運而生，并獲得了更好的發(fā)展，例如：自動在線監(jiān)測，其就是將傳感器和自動化分析儀器完美的融合在了一起，以二者共同的力量，再配合控制芯片、網(wǎng)絡(luò)通信等軟件，真正的實現(xiàn)了對于水樣的匯集、分析、處理以及存儲，并且整個過程都是以自動式的方式進行。雖然說自動在線監(jiān)測匯集到的信息非常及時，而且還有預(yù)警的功能，但是專業(yè)的儀器設(shè)備維護的成本非常的高，而且儀器非常容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等問題。遙感監(jiān)測主要是運用了水體污染物在特定的范圍之內(nèi)對于光吸收和反射的特點的差異，再通過遙感影像光譜特征識別污染物的主要種類、實際的范圍等的一種技術(shù)，通過對于遙感監(jiān)測方法進行細致的分析和研究，發(fā)現(xiàn)其效率非常的高、覆蓋的范圍也很大，還有著成本低等優(yōu)勢與特點，但是適應(yīng)能力學(xué)非常的低。

1.2 不足的地方

首先，信息孤島問題非常的顯著。水環(huán)境監(jiān)測工作主要是按照了某一特定需求來進行和展開的，并沒有將已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)用在其他的工作當(dāng)中，這樣的情況造成了關(guān)系非常緊密的數(shù)據(jù)之間缺乏了良好的溝通與交流，無法通過數(shù)據(jù)的融合與挖掘來找到更有價值的信息，也無法為水環(huán)境的管理提供多方面的數(shù)據(jù)支持與幫助。

其次，數(shù)據(jù)共享無法暢通。水環(huán)境數(shù)據(jù)在水利、環(huán)保、住建等部門都可以存在，但是因為各個部門之間存在著壁壘，所以在數(shù)據(jù)共享方面還有很大的困難，再加上部門之間的不同數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)格式也會有很大的差異，因為缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，所以造成數(shù)據(jù)共享渠道還不是很暢通。

最后，數(shù)據(jù)融合不充分。運用不同的監(jiān)測方法與手段，所匯集到的數(shù)據(jù)自然會有很大的不同與差異，項目分析的方法以后有很大的不同，如果將其強行的融合在一起，自然遇到極大的困難。通過對于多源數(shù)據(jù)融合進行細致的分析，發(fā)現(xiàn)其中有很多都是數(shù)據(jù)的疊加和總結(jié)，具體的融合非常的少，并未將多源數(shù)據(jù)之間的優(yōu)勢與特點全部的發(fā)揮出來。

2 多元數(shù)據(jù)融合技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測評價當(dāng)中的實際應(yīng)用

2.1 地面數(shù)據(jù)的融合

通過對于地面數(shù)據(jù)融合進行細致的分析和研究，發(fā)現(xiàn)其主要是對于同一間的對象、同一水質(zhì)項目、不同地面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)進行融合，之后獲得水質(zhì)項目最為準確的數(shù)值；或者是對同一間的對象、不同水質(zhì)項目數(shù)據(jù)進行融合，獲得水質(zhì)狀況的評價最終結(jié)果。

2.2 地空數(shù)據(jù)的融合

通過應(yīng)用遙感技術(shù)，不會再受到地面條件的任何影響與束縛，還可以以最快的速度對于大范圍地區(qū)進行有效的觀測，匯集信息的速度極快，而且時間非常的短，并且以動態(tài)的方式獲取了地面上的所有信息，但是將其與地面接收數(shù)據(jù)的準確度進行相比較，技術(shù)還是會偏差一點，通過將遙感數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測信息完美的融合在一起，運用多源數(shù)據(jù)的特點，對于數(shù)據(jù)時空分辨率進行有效的補償，之后對于數(shù)據(jù)是否具有合理性進行準確的判斷與分析。

遙感水質(zhì)參數(shù)反演方法就是通過了建立水體反射光譜特征與水質(zhì)參數(shù)的統(tǒng)計關(guān)系，反演而真正的得到了水質(zhì)的參數(shù)，應(yīng)用最普遍的經(jīng)驗分析方法和半經(jīng)驗記憶方法，在實質(zhì)上就是一種地面-接數(shù)據(jù)融合的檢測方法。近幾年來，遙感技術(shù)憑借著自身強大的優(yōu)勢與特點，被廣泛地加入到了水環(huán)境保護狀態(tài)監(jiān)測過程當(dāng)中去，并慢慢地擴大著范圍，以水色指數(shù)為代表的基于水體光學(xué)參量的遙感反演技術(shù)，完全突破了傳統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)反演模型當(dāng)中受到空間影響和束縛的缺點，對于此區(qū)域甚至是全球范圍內(nèi)進行長時間、尺度水質(zhì)反演，并且反演說法在不斷的革新與優(yōu)化當(dāng)中，讓遙感技術(shù)在水質(zhì)動態(tài)評價當(dāng)中有著更好的應(yīng)用前景。

2.3 多源遙感數(shù)據(jù)的融合

時代在不斷的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也從未停止過革新的腳步，現(xiàn)階段衛(wèi)星遙感技術(shù)和成像光譜儀技術(shù)呈現(xiàn)出了快速的發(fā)展態(tài)勢，遙感水質(zhì)監(jiān)測已經(jīng)從傳統(tǒng)的簡單定性分析，慢慢的向著定量反演分析的方向所發(fā)展和前進，遙感數(shù)據(jù)無論是時空的分辨率、還是精準度都在提高當(dāng)中。衛(wèi)星的不同、使用的年限也有著很大的差異；空分辨率的不同，呈現(xiàn)出來的監(jiān)測效果也會有很大的差異，從單一的遙感圖像當(dāng)中，是很難將具有完整性的圖像信息獲取出來的，遙感數(shù)據(jù)融合技術(shù)運用的則是高級影像處理專業(yè)技術(shù)，將多源海量數(shù)據(jù)集成的問題妥善的解決。

3 建議

首先，促進水環(huán)境多源監(jiān)測業(yè)務(wù)體系快速的建設(shè)完成。據(jù)了解，現(xiàn)階段我們國家的水質(zhì)監(jiān)測主要是將人工監(jiān)測作為了重點與要點，將自動檢測作為了輔助，遙感監(jiān)測在業(yè)務(wù)層面上應(yīng)用的非常的少，但是伴隨著自動監(jiān)測、遙感監(jiān)測技術(shù)不斷的革新與優(yōu)化，新的監(jiān)測方法與技術(shù)極有可能會成為水環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中最有力的支持與幫助手段，所以為了促進新型的檢測技術(shù)快速的應(yīng)用，要建立出天-空-地一體化的立體監(jiān)測平臺，運用建設(shè)平臺的作用和力量，展開多元協(xié)同、優(yōu)勢互補的動態(tài)監(jiān)督與監(jiān)測。

其次，制定出完善的數(shù)據(jù)共享交換方法。需要在不同的層面上建立數(shù)據(jù)共享方法與保障體系，形成數(shù)據(jù)處理技術(shù)標準，并加大水環(huán)境數(shù)據(jù)庫建設(shè)的力度，為后期的預(yù)測預(yù)警、應(yīng)急決策等各方面內(nèi)容提供強有力的數(shù)據(jù)支持與參考。

最后，加大對于水質(zhì)動態(tài)評價方法研究的力度。多源數(shù)據(jù)融合無論是其方法還是思路，在有效的提升水質(zhì)評價質(zhì)量等方面有著至關(guān)重要的作用和意義，還能夠更全面的對于水質(zhì)的情況進行分析。不同來源的數(shù)據(jù)，極有可能存在著很多的問題與矛盾，具有傳統(tǒng)特點的水質(zhì)評價方法還具有一定的約束性，所以要制定出水質(zhì)動態(tài)評價指標體系。