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近岸水质的遥感监测和数值模拟研究
近岸水质的遥感监测和数值模拟研究
近年来，随着人口增长和工业化进程的加速，近岸水域面临着越来越严重的水污染问题。水质是近岸生态保护和经济发展的重要因素，而水质监测是水环境保护的基础。传统的水质监测方法需要耗费大量资源和经费，而且只能对样点的水质进行监测，难以覆盖大面积水域。近年来，遥感技术的发展给水质监测带来了新的机遇，研究近岸水质的遥感监测和数值模拟已成为热点研究领域。
一、近岸水质遥感监测技术
遥感技术作为一种非接触式的技术，可以获取大规模的水体信息，可以解决传统水质监测的难点。近年来，随着遥感技术的不断升级和水质遥感监测的研究不断深入，水质遥感监测技术已经取得了一些进展。
1.多光谱和高光谱技术
多光谱遥感技术是常见的遥感技术之一。该技术利用多光谱波段的光谱信息来反演水质参数。高光谱技术则比多光谱技术更加细致，可以对更多的光谱波段进行分析。
2.基于吸收和散射的水质反演
本质上，水体中的溶解物和悬浮物对光谱的吸收和散射都会产生影响，因此利用水体散射和吸收的特征来测定水体参数，例如透明度、水深、叶绿素a等。
3.人工神经网络
近年来，人工神经网络在水质监测中的应用逐渐增多。这是因为人工神经网络能够处理多形态数据，适合处理水质监测中的大量数据信息。
二、近岸水质数值模拟技术
数值模拟技术是通过建立数学模型和算法，用计算机模拟自然界的现象或过程。利用数值模拟技术能够帮助水质监测人员对水漂和水质的变化进行预测。
1.数学模型
数学模型可以根据水体特性，如深度、流动速度、水温、悬浮物浓度、生化反应等，建立相关的数学方程。根据实验数据去配合对应的数学运算得出精确的预测结果。
2.计算机模拟
计算机模拟技术可以模拟水质参数的演化变化，并且以地图形式进行可视化。水质监测人员可以通过计算机模拟技术得出水体污染的范围、量级和分布情况，从而提前预警风险。
三、应用案例
1.中国南海
针对中国南海沿岸的海域，通过航空和卫星遥感技术，使用不同的水质遥感反演模型，对叶绿素a浓度和颗粒物浓度进行反演。结果表明，表层海水叶绿素a的浓度受卫星通道和测站位置等影响较大，颗粒物浓度受海流影响较大。
2.威尔逊湖
威尔逊湖位于美国，在20世纪60年代末期和70年代初期，威尔逊湖发生了覆盖层中的蓝藻大暴发，从而导致了严重的水体污染。通过对威尔逊湖的数值模拟，可以预测蓝藻暴发的形成机制，为减少水体污染提供科学依据。
四、结论
近岸水质的遥感监测和数值模拟已经成为研究热点，并在实际应用中得到了广泛推广。通过采用遥感和数值模拟技术可以有效地增强水质监测的能力和精度，为保护近岸水生态环境提供有力支持。