基于多通道光谱技术的煤矿水环境监测方法研究（三）

3.2 基于多通道优化反演模型的实时监测

利用本文提出的多通道光谱优化反演模型对实时采集的光谱影像进行分析，可以计算出不同时间段被监测水体的主要参数值，并能够跟随其连续变化过程。选取某天连续整点时刻采集点的监测结果见表3。

由表3可以看出，随着数据采集时间的持续，水体中的阴影和表面漂浮的少许植被等因外界环境因素影响而变化，与此同时水体本身的内部组成含量也在发生变化。利用采集到水体的多通道光谱影像，可以完整收集动态变化的数据，并进一步反映出水体组分的变化情况。

在不同整点时刻水质参数反演结果的统计值如图4所示。上午8∶00至下午17∶00,目标水体Chla浓度的变化范围8.91～17.64mg/m3,均值13.56mg/m3。TP浓度的变化范围0.04～0.08mg/L,均值0.06mg/L。TSM浓度的变化范围19.42～48.57mg/L,均值33.13mg/L。其中Chla浓度较低，表明水体中藻类较少，主要是受到气候的影响。Chla浓度升高时，TP的浓度也有所提升，表明两种水质指标之间存在一定的相关性。TSM的浓度变化较大，主要与水体中有机悬浮物和无机悬浮物的变化相关，由于研究区位于居民生活区附近，生活污水排放会导致TSM的变化较为明显。

3.3 监测结果分析

在煤矿监测区域内每个采样点采集2000mL水样并低温冷藏，当天由当地检测机构通过分光光度法(HJ 897—2017)测定Chla含量，钼酸铵分光光度法(GB/T 11893—1989)测定TP含量，称重法(GB 11901—1989)测定TSM含量，并与相应水质参数反演结果进行了比较，也验证了多通道光谱水质参数反演方法的精度。两者比对结果见表4。

对比实验测定结果表明水质参数浓度的验证误差较低，反演精度较高，表明该多通道光谱优化反演方法可以有效地对矿区内水体的水质状况进行实时监测。按照地表水环境质量标准(GB 3838—2002),目标区域TP浓度大于0.02mg/L,小于0.1mg/L时，属于二类水体。

4 结 论

1)本文针对矿区水环境监测提出了一种基于多通道光谱水质多参数监测方法。此方法采用远距离非接触方式进行水体多通道光谱数据采集，获取的多光谱影像以及地物反射率曲线均符合不同地物的反射光谱特征，优化的水质参数反演模型，使数据更加准确。

2)相对于传统的单通道光谱数据反演建模方法，最优通道组合数据可以在保证较高准确率的同时减小了计算量，降低数据计算复杂度，克服运算量过大问题，保证了数据处理实时性。

3)多通道光谱水环境监测方法结合了传统监测和遥感监测，很大程度上弥补了时效性、可视化效果等方面的不足，可以及时获得准确的水质参数的空间分布、时空变化，对矿区水域整体治理具有重要的应用价值和实际意义。
 

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