本文主要研究在已有常规水质监管平台的基础上，结合空天遥感技术活化水环境监管平台，在平台上形成直观的遥感数据反演图像，以定量数据协助水环境监管部门捕捉目标河涌范围内重点污染区域的分布，通过与河涌水系、排污口等成果的叠加，实现跟踪溯源和精准治污的效果[1]。本次研究区域位于珠江三角洲中部某镇，该镇建有水质监管平台对辖区内河涌进行全面监管，平台内数据包括入河排污口相关信息、涉水污染源分布、河涌水系图、控制断面监控数值、水源保护区范围等。在该平台基础上将空天遥感成果融入，进一步拓展平台的应用价值。
1 水质平台架构简介
1.1 基本框架
某镇水质平台原由3大模块端口组成，包括感知数据端、管理决策端、行动反馈端。感知数据端包括设置在涉水污染企业排污口的在线监控设备、河涌水文监控设备、工业区地下水监测数据以及河涌断面监测数据，这些均属于布设在污染源或水体的监控点，通过实时或定期监测的方式，获得一手水质数据，作为下一端口模块的基础。感知数据端还将同步记录污染源基本信息，用于与监测数据完成对接与交互。管理决策端则以地理信息系统为基础，融合空间数据与基本污染源数据，提供决策所需基本信息。行动反馈端依托云共享技术，将感知数据端成果与管理决策端成果同步移动端APP。根据工作人员对现场情况判断与记录，实时完成数据的录入与记录。
1.2 遥感技术模块镶嵌设计
在该镇的水质监管平台基础上，遥感技术模块将作为贯穿感知数据端和管理决策端的重要工具。遥感技术作为数据维度的扩展，可对该镇的目标河涌水质污染分布精细捕捉，根据实际需求分别采用不同遥感平台数据。其中，卫星遥感数据来源广泛，适用于全镇范围内河涌水体的污染分布反演，特别是过境外江与水源保护区水质监控管理。对于该镇辖区内河涌水体，则采用无人机作为遥感平台，使用高光谱摄像头对河涌光谱进行采集，后期进行数据反演与图像译解。遥感技术模块在感知数据端中将目标河涌水质光谱数据完整记录，通过经验法和半经验法进行光谱数据反演，反演数据结果基于地理信息系统技术与管理决策端现有的“水质监管一张图”完成图像叠加，强化管理决策效果。
2 遥感平台技术介绍
2.1 无人机高光谱遥感
遥感技术模块中，无人机遥感平台采用工业级六轴多旋翼无人机RT650搭载Pika-L光谱仪，平台集成完整数据采集存储模块和惯性导航系统。采用RT650多旋翼无人机作为水质遥感平台，可为挂载设备提供足够升力和空间平面稳定性，对提高光谱采集效果有莫大裨益。Pika-L光谱仪拍摄光谱波段为400nm至1000nm，覆盖可见光与近红外区域，光谱分辨率为2.1nm，可提供281个光谱通道数，能精细捕捉常规水质指标如化学需氧量、总磷、氨氮、总氮、叶绿素a等特征响应波段[2]。
2.2 卫星遥感平台
卫星遥感平台能大范围的捕捉区域影像，特别对于大江大河、入海河口以及海洋等具有宏观大视野的优势[3]，在实际应用中相比无人机平台，卫星遥感成本更为低廉，虽然空间分辨率不如无人机遥感平台，但对于区域性的水体污染态势把控，卫星遥感平台应用更为广泛。本次选择作为水质监管平台卫星遥感平台选择重访周期适宜的影像数据来源，优先选用欧空局哥白尼数据中心的Sentinel-2，经重采样后空间分辨率可达10米，拥有13个光谱通道，光谱范围400至2400nm，覆盖可见光、近红外、短波红外。该卫星有2颗2A、2B，单颗卫星周期为10天，卫星系统重访周期5天，理论上每月可获得覆盖某镇辖区范围5至7景卫星遥感影像图，对某镇过境外江水体可实现每月有效观测和水质遥感反演。
3 技术应用
3.1 水源保护区监控
某镇北部设有一处饮用水水源保护区，通过Sentinel-2于2021年10月6日拍摄的卫星遥感影像图，结合某镇水质监管平台地表水自动监测站数据，采用经验法建立水体氨氮遥感影像模型，经波段运算和赋色运算后，形成某镇北部饮用水水源保护区氨氮浓度分布图。从图2可看出，某镇北部一级水源保护区氨氮浓度在南部有一处富集区，结合水质监管平台和判定污染源在A河闸口处。
水质监控平台即可将成果与判定记录，指引基层监管人员在对北部饮用水水源保护区巡查与截污管理时，重点关注A河的闸口。后续该镇在对水源保护区巡查及管理时，均对A河进行重点管理，特别是对于A河入河闸口的流向控制等更加重视，并连同水利部门加强了A河的水利调度。
图1 某镇北部水源保护区氨氮浓度反演图
3.2 内河涌重污染段划定
某镇B河是重要的城市内河，由于河涌宽度较小，卫星遥感平台空间分辨率不足，适宜采用无人机高光谱遥感技术，对B河沿线进行高光谱信息采集，光谱信息采集日期为2022年3月16日。
通过建立B河水质氨氮与光谱波段中敏感通道数学模型，反演出B河氨氮浓度分布状况。从图3可看出，B河重点污染区域集中在中部与西部，结合水质监管平台排污口位置数据、河涌水系成果及现场踏勘，B河氨氮污染来源，与沿岸生活河流排污口排放密切相关。
4 结语
空天遥感技术与城镇水质监管平台技术已日趋成熟，如何将二者有机融合，活化水质监管平台已有数据，并将遥感成果应用于水质监管平台，协助基层监管部门进行管理决策，是本次研究的主要意义。融入空天遥感技术后，某镇的水质监管平台在水源保护区定期监控和内河涌重点污染段的划定上的使用效果均有较大提升。空天遥感技术的应用充分凸显卫星遥感和无人机遥感各自的优势，为日后基层水环境监管提供了可靠手段。
[1] 耿磊，徐嫣，雷佳明．基于空天地感知的流域智慧指挥平台研究与实现:以西江流域为例［J］．人民长江，2021，52(增2):289－292．
[2] 曲伟，庞治国，雷添杰，等. 中小河流治理及检测监管中的遥感技术应用综述[j].水利水电技术（中英文），52（7）：23-32
[3] 郑瑶瑶，周斌，林嘉怡，陈东亮.空天地协同的城市河道遥感监测研究.浙江水利科技，2021年5月第3期：76-82
作者简介：陈怡东，男，1989年11月出生，工程师，从事环境规划与环境影响评价。
