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太湖是我国第三大淡水湖,其周围经济发达,人口密集。但随着经济的高速发展和工业化程度的加剧以及人为活动的影响,湖泊富营养化问题和蓝藻水华暴发成为太湖当前面临的最重要的环境问题之一。因此必须加强太湖蓝藻水华的监测和治理。
常规的监测方法不仅费时、费力,而且不可能长期动态地对太湖进行监测,“3S”技术为解决太湖蓝藻问题提供了一条全新的技术途径。遥感技术(RS)可以快速、及时的提供整个湖区的蓝藻水华状况,具有监测范围广、成本低和便于进行长期动态监测的特殊优势,在太湖蓝藻水华监测中具有巨大的应用潜力;地理信息系统(GIS)作为空间数据的集成管理平台,可以高效地管理太湖流域的地理空间信息,进行科学有效的分析处理;全球定位系统(GPS)技术使水质监控和采样数据能精确地在整个太湖范围定位,使监测过程更加准确、有效和便于空间化。
本文选择中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感数据作为太湖蓝藻水华遥感动态监测的基础数据。MODIS数据具有每日全球覆盖、中分辨率、连续性好以及各种产品易获取等优点,故其比较适合太湖蓝藻水华动态监测的应用。本文在国家测绘总局“新农村建设测绘保障服务示范项目”的支撑下,以“3S”技术为基础,基于组件技术、XML系统配置技术、单体模式技术和面向对象技术的软件开发方法,集成.NET平台、ENVI IDL6.3和ArcEngine控件,进行了“太湖蓝藻水华遥感监测系统”的研究与应用分析,以期通过该系统的建设,利用高新测绘技术手段动态监测蓝藻水华的发生、发展与空间分布变化,为政府部门决策提供及时、准确的科学数据。
论文的工作包括如下:
(1)介绍了研究的目的和意义,探讨了国内外遥感技术在监测方面的应用,分析遥感监测系统开发研究的现状,阐述了系统建立的理论基础,包括GIS、RS、GPS应用理论基础和系统软件平台开发的计算机理论基础。
(2)介绍了研究区的概况和MODIS数据源的选取,分析了系统的目标、系统开发设计的原则、系统的结构、系统的框架构建、系统软件平台选择,以及系统各个功能模块实现的方法与过程。
(3)以2008年4月28日下午空间分辨率为250米MODIS L1B数据为例做系统应用效果分析。将遥感影像数据输入系统对太湖蓝藻水华暴发状况监测和评估,系统利用NDVI模型和统计回归模型提取蓝藻浓度,把系统对蓝藻受灾面积的监测与评估的结果和灾后有关部门统计面积结果作了对比,精度可达80%以上,两种模型的分析结果都包含蓝藻水华发生的重点区域,能够满足蓝藻水华暴发建立应急处理需要。
通过以上分析得出结论:利用本系统对太湖蓝藻水华暴发进行监测评估分析,结果表明该系统运行是稳定可靠的,监测结果是有可信度的,系统体现出了人为因素干扰少,可以及时地反馈灾情信息,以及高效、快捷、覆盖面广的优势;同时文章也提出了今后系统可扩展和能改进的地方。