海洋水質監測的四種方法

　　傳統的海洋水質監測方法是人工采樣監測，通過駕駛船舶到達指定目標點進行水質采樣，并將其帶回陸地上的實驗室進行分析和處理。這種人工方法受復雜的氣象條件和海洋條件的環境，效率低下，不但人員危險系數高，而且面臨實時性差、監測水域有限等問題，監測效率較低，需要大量人員和設備，監測數據的實時性無法保證，采樣點水質環境的動態變化過程也無法反映。

　　海洋水質監測方法主要包括海洋浮標監測、衛星監測、無人船監測以及機載監測這四種方法。

海洋水質監測的四種方法

　　1、海洋浮標監測。

　　浮標監測是通過物聯網技術和智能傳感器技術，對海洋水域中的水質及海流等參數進行實時監測，能夠為海洋水質環境和水動力特性的研究提供數據支撐。在選取的監測點上安裝錨泊式浮標系統，搭載各種參數的傳感器。浮標平臺上的儀器設備，不但能夠定點投放還能通過垂直升降系統進行移動，進而實現在海水中分層監測。

　　如下圖所示，浮標監測系統集成了供電系統和數據采集與傳輸系統，依托GPRS/北斗衛星將監測的水質數據實時傳輸到陸地管理站，該系統還具備安全保護和自檢功能，以確保水質監測能夠在無人值班的模式下穩定運行。浮標監測方法的優點在于高度自動化，監測連續，無需耗費人力和物力，維護管理方便。浮標監測的缺點在于浮標只能布放在固定監測位置，實現對小尺度海域的水質監測，臺風環境下表層的設備可能遭受破壞。

(水質浮標監測系統)

　　2、衛星監測。

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

　　自然界中的全部物質都具有光譜特征，不同物質的光譜特性不同，光譜的差異與物質的差異呈正相關。海洋水質遙感監測的原理是根據純凈水體和其他水體具有不同的光譜特性，在衛星上搭載傳感器接收一定波長范圍內的輻射值，分析水質參數對特定波長的光的吸收和散射情況，結合光譜和水質參數濃度的數學關系，最終反演出各種水質參數的濃度值。如下圖所示，衛星遙感監測時衛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。

(衛星遙感監測原理圖)

　　3、無人船監測。

　　無人船監測是把水質監測系統搭載到無人船上，并借助無線通信技術，將監測結果實時傳回陸上基站的可移動式監測方法。

(無人船水質監測系統)

　　4、機載監測。

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

　　機載監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信息，如今已經被廣泛應用到海洋環境監測中。

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