海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)的四種方法

　　傳統(tǒng)的海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法是人工采樣監(jiān)測(cè)，通過(guò)駕駛船舶到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)采樣，并將其帶回陸地上的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(xiǎn)系數(shù)高，而且面臨實(shí)時(shí)性差、監(jiān)測(cè)水域有限等問(wèn)題，監(jiān)測(cè)效率較低，需要大量人員和設(shè)備，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性無(wú)法保證，采樣點(diǎn)水質(zhì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程也無(wú)法反映。

　　海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法主要包括海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、無(wú)人船監(jiān)測(cè)以及機(jī)載監(jiān)測(cè)這四種方法。

海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)的四種方法

　　1、海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)。

　　浮標(biāo)監(jiān)測(cè)是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能傳感器技術(shù)，對(duì)海洋水域中的水質(zhì)及海流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠?yàn)楹Ｑ笏|(zhì)環(huán)境和水動(dòng)力特性的研究提供數(shù)據(jù)支撐。在選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安裝錨泊式浮標(biāo)系統(tǒng)，搭載各種參數(shù)的傳感器。浮標(biāo)平臺(tái)上的儀器設(shè)備，不但能夠定點(diǎn)投放還能通過(guò)垂直升降系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在海水中分層監(jiān)測(cè)。

　　如下圖所示，浮標(biāo)監(jiān)測(cè)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(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)疥懙毓芾碚荆撓到y(tǒng)還具備安全保護(hù)和自檢功能，以確保水質(zhì)監(jiān)測(cè)能夠在無(wú)人值班的模式下穩(wěn)定運(yùn)行。浮標(biāo)監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于高度自動(dòng)化，監(jiān)測(cè)連續(xù)，無(wú)需耗費(fèi)人力和物力，維護(hù)管理方便。浮標(biāo)監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)在于浮標(biāo)只能布放在固定監(jiān)測(cè)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)小尺度海域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，臺(tái)風(fēng)環(huán)境下表層的設(shè)備可能遭受破壞。

(水質(zhì)浮標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))

　　2、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)。

　　衛(wèi)星監(jiān)測(cè)是近年來(lái)較熱門(mén)的新型海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法，和浮標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)相比較，具有監(jiān)測(cè)速度快、監(jiān)測(cè)連續(xù)、監(jiān)測(cè)范圍廣等特點(diǎn)。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)方法是研究海上赤潮發(fā)生時(shí)間、覆蓋面積、擴(kuò)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(cè)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(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射值，分析水質(zhì)參數(shù)對(duì)特定波長(zhǎng)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(cè)時(shí)衛(wèi)星上的傳感器接收到三部分的太陽(yáng)輻射：

　　(1)水面反射后的輻射。

　　(2)大氣散射后的輻射。

　　(3)太陽(yáng)光進(jìn)入海水后散射和反射的輻射。

(衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)原理圖)

　　3、無(wú)人船監(jiān)測(cè)。

　　無(wú)人船監(jiān)測(cè)是把水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)搭載到無(wú)人船上，并借助無(wú)線通信技術(shù)，將監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳回陸上基站的可移動(dòng)式監(jiān)測(cè)方法。

(無(wú)人船水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng))

　　4、機(jī)載監(jiān)測(cè)。

　　機(jī)載監(jiān)測(cè)是采用直升機(jī)等航空工具作為傳感器的搭載工具，在空中對(duì)水質(zhì)進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)的手段。機(jī)載監(jiān)測(cè)具有監(jiān)測(cè)靈敏準(zhǔn)確和分辨率高等優(yōu)勢(shì)，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用方面發(fā)展迅速。由于空中監(jiān)測(cè)更機(jī)動(dòng)、靈活，因此這種方法適用大面積巡檢和重點(diǎn)區(qū)域的挖掘。

　　機(jī)載監(jiān)測(cè)能夠靈活搭載微波、紅外、紫外、激光雷達(dá)等各種類型的傳感器，及時(shí)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(cè)中。

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