Технология спутникового дистанционного зондирования укрепляет линию обороны для обеспечения безопасности качества воды в озере Тайху.

В связи с развитием промышленности и торговли, высокой плотностью населения и стремительной урбанизацией, экологическая нагрузка на водные ресурсы нашей страны ежегодно возрастает. Технология спутникового дистанционного зондирования, как крупномасштабное и эффективное средство наблюдения за Землей, может сыграть важную роль в мониторинге качества воды, обеспечивая получение более точных и полных результатов.

концепция дистанционного мониторинга качества воды

Дистанционный мониторинг качества воды — это технология получения информации о качестве воды на больших территориях с использованием взаимосвязи между спектральными характеристиками и концентрациями загрязняющих веществ в водоемах, посредством экспериментального анализа или инверсии модели.Изучая взаимосвязь между данными дистанционного зондирования со спутников и измеренными данными о качестве воды, можно построить инверсионную модель для параметров качества воды. Дистанционный мониторинг позволяет получать информацию о параметрах качества воды, превышающих стандарты, что дает преимущества перед традиционным наземным мониторингом, такие как более широкий охват, экономия времени и трудозатрат, а также простота долгосрочного динамического мониторинга.

Принцип дистанционного мониторинга качества воды

Принцип дистанционного мониторинга качества воды заключается в анализе поглощения и рассеяния света определенных длин волн параметрами качества воды в водоеме на основе различных спектральных характеристик чистой и загрязненной воды, а затем в определении концентрации каждого параметра качества воды в водоеме.Помимо самой чистой воды, на спектральные характеристики воды влияют три основных типа веществ: вещества желтого цвета, фитопланктон (хлорофилл а) и общее количество взвешенных твердых частиц. Яркость воды содержит информацию о цвете воды и в основном используется для инверсии данных дистанционного зондирования качества воды, что позволяет получить параметры дистанционного мониторинга качества воды: концентрацию хлорофилла а, концентрацию взвешенных твердых частиц и прозрачность. Путем инверсии результатов можно осуществлять дистанционный мониторинг изменений качества воды.

Технология спутникового дистанционного зондирования помогает в мониторинге качества воды в озере Тайху.

В мае 2007 года в озере Тайху произошло масштабное цветение цианобактерий, вызвавшее сильное загрязнение озера и спровоцировавшее кризис водоснабжения для почти 2 миллионов жителей города Уси. Национальные и местные власти уделяют большое внимание проблеме контроля загрязнения воды в озере Тайху, и по состоянию на 2020 год было реализовано около 1800 проектов по борьбе с загрязнением.

Технология спутникового дистанционного зондирования обладает преимуществами широкого охвата и высокой оперативности, а также может обеспечить надежное техническое средство для мониторинга изменений водных ресурсов на больших территориях.Технология спутникового дистанционного зондирования может использоваться для длительного мониторинга цветения водорослей в озере Тайху, эффективного раннего предупреждения о стихийных бедствиях и предоставления данных для последующего управления природоохранной деятельностью. 

Изменения индекса качества воды озера Тайху (автор: Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD)

Недавно, опираясь на существующие исследования, компания CAS Xi'an Optics & Aerospace Technology Co., Ltd. извлекла пространственно-временное распределение цветения цианобактерий в озере Тайху из снимков безоблачного неба, сделанных в аналогичные даты (26 августа, 6 сентября и 24 августа) в период с 2021 по 2023 год. Для выделения цветения цианобактерий в озере Тайху был использован индекс фауны (FAI), основанный на сильном поглощении воды в красном, ближнем инфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазонах, что позволило построить модель извлечения FAI.

Результаты экстракции показывают, что после длительного периода обработки цветение цианобактерий в озере Тайху изменилось: от крупномасштабной вспышки в 2021 году оно превратилось в мелкомасштабное явление в 2023 году, при этом площадь его распространения уменьшилась, а вредность постепенно снизилась. 

Благодаря широкому охвату и стабильным возможностям сбора информации с помощью спутникового дистанционного зондирования, становится возможным отслеживать весь процесс изменения качества воды в озере Тайху. Это позволяет получить всестороннее и объективное представление о фактическом качестве воды и ситуации с эвтрофикацией до и после мер по борьбе с загрязнением в озере Тайху, предоставляя технические средства для своевременного выявления проблем и принятия превентивных мер. Это не только значительно экономит трудовые, материальные и финансовые ресурсы, но и помогает природоохранным ведомствам эффективно отслеживать и контролировать состояние водной экосистемы в режиме реального времени.