海洋水質(zhì)監(jiān)測的四種方法

　　傳統(tǒng)的海洋水質(zhì)監(jiān)測方法是人工采樣監(jiān)測，通過駕駛船舶到達指定目標點進行水質(zhì)采樣，并將其帶回陸地上的實驗室進行分析和處理。這種人工方法受復(fù)雜的氣象條件和海洋條件的環(huán)境，效率低下，不但人員危險系數(shù)高，而且面臨實時性差、監(jiān)測水域有限等問題，監(jiān)測效率較低，需要大量人員和設(shè)備，監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性無法保證，采樣點水質(zhì)環(huán)境的動態(tài)變化過程也無法反映。

　　海洋水質(zhì)監(jiān)測方法主要包括海洋浮標監(jiān)測、衛(wèi)星監(jiān)測、無人船監(jiān)測以及機載監(jiān)測這四種方法。

海洋水質(zhì)監(jiān)測的四種方法

　　1、海洋浮標監(jiān)測。

　　浮標監(jiān)測是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能傳感器技術(shù)，對海洋水域中的水質(zhì)及海流等參數(shù)進行實時監(jiān)測，能夠為海洋水質(zhì)環(huán)境和水動力特性的研究提供數(shù)據(jù)支撐。在選取的監(jiān)測點上安裝錨泊式浮標系統(tǒng)，搭載各種參數(shù)的傳感器。浮標平臺上的儀器設(shè)備，不但能夠定點投放還能通過垂直升降系統(tǒng)進行移動，進而實現(xiàn)在海水中分層監(jiān)測。

　　如下圖所示，浮標監(jiān)測系統(tǒng)集成了供電系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，依托GPRS/北斗衛(wèi)星將監(jiān)測的水質(zhì)數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)疥懙毓芾碚荆撓到y(tǒng)還具備安全保護和自檢功能，以確保水質(zhì)監(jiān)測能夠在無人值班的模式下穩(wěn)定運行。浮標監(jiān)測方法的優(yōu)點在于高度自動化，監(jiān)測連續(xù)，無需耗費人力和物力，維護管理方便。浮標監(jiān)測的缺點在于浮標只能布放在固定監(jiān)測位置，實現(xiàn)對小尺度海域的水質(zhì)監(jiān)測，臺風環(huán)境下表層的設(shè)備可能遭受破壞。

(水質(zhì)浮標監(jiān)測系統(tǒng))

　　2、衛(wèi)星監(jiān)測。

　　衛(wèi)星監(jiān)測是近年來較熱門的新型海洋水質(zhì)監(jiān)測方法，和浮標監(jiān)測技術(shù)相比較，具有監(jiān)測速度快、監(jiān)測連續(xù)、監(jiān)測范圍廣等特點。衛(wèi)星監(jiān)測方法是研究海上赤潮發(fā)生時間、覆蓋面積、擴散程度和方向以及發(fā)生規(guī)律的有效手段。

　　自然界中的全部物質(zhì)都具有光譜特征，不同物質(zhì)的光譜特性不同，光譜的差異與物質(zhì)的差異呈正相關(guān)。海洋水質(zhì)遙感監(jiān)測的原理是根據(jù)純凈水體和其他水體具有不同的光譜特性，在衛(wèi)星上搭載傳感器接收一定波長范圍內(nèi)的輻射值，分析水質(zhì)參數(shù)對特定波長的光的吸收和散射情況，結(jié)合光譜和水質(zhì)參數(shù)濃度的數(shù)學(xué)關(guān)系，最終反演出各種水質(zhì)參數(shù)的濃度值。如下圖所示，衛(wèi)星遙感監(jiān)測時衛(wèi)星上的傳感器接收到三部分的太陽輻射：

　　(1)水面反射后的輻射。

　　(2)大氣散射后的輻射。

　　(3)太陽光進入海水后散射和反射的輻射。

(衛(wèi)星遙感監(jiān)測原理圖)

　　3、無人船監(jiān)測。

　　無人船監(jiān)測是把水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)搭載到無人船上，并借助無線通信技術(shù)，將監(jiān)測結(jié)果實時傳回陸上基站的可移動式監(jiān)測方法。

(無人船水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng))

　　4、機載監(jiān)測。

　　機載監(jiān)測是采用直升機等航空工具作為傳感器的搭載工具，在空中對水質(zhì)進行遙感監(jiān)測的手段。機載監(jiān)測具有監(jiān)測靈敏準確和分辨率高等優(yōu)勢，在水質(zhì)監(jiān)測的應(yīng)用方面發(fā)展迅速。由于空中監(jiān)測更機動、靈活，因此這種方法適用大面積巡檢和重點區(qū)域的挖掘。

　　機載監(jiān)測能夠靈活搭載微波、紅外、紫外、激光雷達等各種類型的傳感器，及時獲取海域的水質(zhì)信息，如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到海洋環(huán)境監(jiān)測中。

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