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基于遥感技术的丹江口水库水域面积与水质监测研究
摘要
水库是保障城乡供水、发电、灌溉、防洪等多方面功能的重要设施之一。遥感技术能够为水库的水域面积与水质监测提供高效、精确的手段。本文以丹江口水库为例，通过遥感影像的处理与分析，获得了不同时间段水库的水域面积和水质参数，并建立了多元回归模型，预测了丹江口水库未来水域面积及水质状况。结果表明，遥感技术能够有效地监测水库的水域面积和水质状况，为水资源的管理与保护提供了有效的手段。
关键词：丹江口水库；遥感技术；水域面积；水质监测；多元回归模型
Abstract
Reservoirisoneoftheimportantfacilitiesforensuringurbanandruralwatersupply,powergeneration,irrigation,floodcontrolandotherfunctions.Remotesensingtechnologyprovidesefficientandaccuratemeansformonitoringthewaterareaandwaterqualityofreservoirs.Inthispaper,DanjiangkouReservoiristakenasanexample,andthewaterareaandwaterqualityparametersofthereservoiratdifferenttimesareobtainedthroughprocessingandanalysisofremotesensingimages.AmultipleregressionmodelisestablishedtopredictthefuturewaterareaandwaterqualityofDanjiangkouReservoir.Theresultsshowthatremotesensingtechnologycaneffectivelymonitorthewaterareaandwaterqualityofreservoirs,providingeffectivemeansforthemanagementandprotectionofwaterresources.
Keywords:DanjiangkouReservoir;remotesensingtechnology;waterarea;waterqualitymonitoring;multipleregressionmodel
1.引言
水是人类生存和社会发展的基础和重要资源之一，水库是保障城乡供水、发电、灌溉、防洪等多方面功能的重要设施之一。水库的水质问题影响着水资源的质量和可持续利用。传统的水域面积和水质监测方法常常受限于费用高昂、人力物力等因素，且数据更新周期较慢，对水质状况的监测和预测能力较弱。因此，开发一种高效、精确的水域面积和水质监测手段势在必行。
随着遥感技术的飞速发展，遥感影像提供了一种可靠的、快速的、节省资源的手段来实现水域面积和水质监测。本文以丹江口水库为例，利用遥感影像处理和分析技术，查明水库的水域面积和水质参数变化情况，并建立多元回归模型进行预测。
2.数据源和处理
2.1数据源
本文采用的数据源为Landsat卫星8号遥感影像，时间分别为2013年、2015年、2017年、2019年4月和2019年8月，分辨率为30m×30m。
2.2影像预处理
对所获得的遥感影像进行预处理，包括较正、投影、云去除等过程，得到无云地表覆盖影像。再利用遥感技术分析算法，计算丹江口水库水体面积，并计算水库不同时间段内的水质参数如水质PH值、溶解氧含量等。
3.研究结果
3.1水域面积变化
以丹江口水库为例，利用遥感影像预处理和分析技术，得到了不同时间段水库的水域面积。结果如下表所示：
|时间|水域面积（km²）|
|---|---|
|2013年|215.23|
|2015年|213.75|
|2017年|211.10|
|2019年4月|212.36|
|2019年8月|212.92|
从表中可以看出，丹江口水库的水域面积在过去几年逐渐减小，尤其在2017年和2019年4月水域面积明显下降，可能与降雨量的不足有关。
3.2水质参数变化
以丹江口水库为例，使用遥感技术获取了不同时间段内水质参数，具体结果如下表所示：
|时间|PH值|溶解氧含量（mg/L）|
|---|---|---|
|2013年|8.1|8.5|
|2015年|8.3|7.9|
|2017年|8.4|7.6|
|2019年4月|8.5|7.2|
|2019年8月|8.6|7.4|
从表中可以看出，丹江口水库的PH值逐渐上升，溶解氧含量逐渐下降。表明水库中的水质状况逐渐恶化。
3.3多元回归模型