作者单位
摘要
1 江苏省扬州环境监测中心, 江苏 扬州 225100
2 扬州大学环境科学与工程学院, 江苏 扬州 225009
针对当前地表水体有机污染的原位快速监测需求, 提出一种基于三维荧光光谱技术的水质指标预测模型和水质等级快速判断方法。 以扬州市域内多种地表水体的水质监测数据作为模型训练样本, 充分利用水体三维荧光光谱信息, 结合线性支持向量回归算法(LIBLINEAR), 建立了与化学需氧量(CODCr)、 高锰酸盐指数(CODMn)、 氨氮(NH3-N)、 总磷(TP)、 总氮(TN)和五日生化需氧量(BOD5)6项有机污染相关水质指标的预测模型。 研究结果表明, 6项指标预测模型的训练集和测试集决定系数R2均大于0.73, 预测值与国标及行业标准方法分析结果的相关系数r达到0.9以上。 利用水质指标预测结果进一步判断有机污染指标相关水质等级, 黑臭水体识别率达86%, 对Ⅲ类~重度黑臭共6个水质等级的分类准确率为60%。 结果说明该方法通过水体三维荧光光谱信息预测水质有机污染指标具有较好的准确性和精度, 为广域时空尺度地表水的高效原位监测提供了一种新的解决方案。
三维荧光光谱 线性支持向量回归 水质指标 水质等级 原位监测 EEM spectrum Linear support vector regression Water quality indexes Water quality grade In situ monitoring 
光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2839
作者单位
摘要
1 湖南师范大学旅游学院, 湖南 长沙 410081
2 滁州学院地理信息与旅游学院, 安徽 滁州 239000
高光谱技术已广泛运用于水质检测领域。 探讨不同指标浓度下水质光谱变化规律及其光谱特征, 能够为水质指标遥感光谱精准识别与定量提取提供理论基础。 选取琅琊山景区不同水体景观共47个典型站位进行水质指标与光谱同步测量, 提取每个检测点的7个水质指标及350~950 nm波段, 探讨不同浓度水质指标光谱特征变化规律, 分析水质指标与光谱反射率、 反射率一阶微分、 任意两波段反射率比值及差值之间的关系。 结果表明: 各水质指标光谱曲线变化趋势一致, 但各有差异, 区分度最大的波段在可见光范围; 不同盐度、 溶解性总固体、 电导率含量的水质光谱曲线变化较为接近, 含量最高的样本光谱反射率最高, 且变化最显著; 浊度含量较高的水质样本光谱反射率变化较显著, 700~950 nm波段不同浊度含量的水质样本光谱反射率区分不明显; 溶解氧浓度为4~49 mg·L-1的水质光谱反射率在350~900 nm波段内明显低于其余样本; 在350~380 nm波段范围, 光谱反射率不随叶绿素含量变化而变化, 叶绿素含量接近0的样本在400~950 nm波段低于其余样本; 不同蓝绿藻藻蓝蛋白含量的样本光谱曲线相比其余水质指标在350~730 nm波段变化较大, 交叉点较多。 此外, 水质指标与原始光谱反射率相关性较低, 光谱一阶微分、 差值指数、 比值指数与各水质指标相关性整体有所提升。 该研究可为水质高光谱遥感检测提供一定的理论基础。
光谱反射率 光谱分析 水质指标 琅琊山 Spectral reflectance Spectral analysis Water quality index Langya Mountain 
光谱学与光谱分析
2018, 38(5): 1499
张贤龙 1,2,*张飞 1,2,3张海威 1,2海清 4陈丽华 5
作者单位
摘要
1 新疆大学资源与环境科学学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
3 新疆智慧城市与环境建模普通高校重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
4 中亚地理信息开发利用国家测绘地理信息局工程技术研究中心, 新疆 乌鲁木齐 830002
5 新疆艾比湖湿地国家级自然保护区管理局, 新疆 博乐 833400
随着技术的进步与发展, 国内外学者早已利用不同的技术手段对水质指标的评价与估算开展了大量研究, 但是利用二维荧光峰值估算水质指标的方法尚不多见。 以艾比湖流域地表水为研究对象, 利用多元统计分析和逐步回归分析方法, 对二维荧光峰值和水质指标建立估算模型以初步探究二者的相互关系。 结果表明: (1)艾比湖流域不同河流的水质状况不同, 博尔塔拉河(简称博河)的TN含量最高, 水库及水渠的TP含量最高。 (2)同一水样点有三个荧光峰(Peak1, Peak2和Peak3)且强度逐渐减弱, 不同河流的荧光峰强度不同, 其中博河、 水库及水渠的荧光峰强度变幅最大。 (3)经过荧光峰值与水质指标的相关分析发现Peak1与BOD5, Peak2与BOD5, Peak2与COD, Peak2与DO具有较好的相关性, 相关系数分别为: 0479, 0371, 0655和0618。 将单荧光峰值和水质指标建立估算模型, 经验证四组估算模型的精度较差, 单峰值建模无法达到监测要求。 因此, 在单荧光峰值建模的基础上, 将每个水样的三组荧光峰值和水质指标进行综合建模, 建立多元回归方程, 经模型验证得出三组荧光峰值与DO的综合模型效果最好, R=0756, RMSE=1001。 因此二维荧光峰值与水质指标DO的综合估算模型是可行的, 对干旱区水质指标监测具有一定的参考意义, 为艾比湖流域水资源的开发、 利用及保护提供科学依据。
艾比湖流域 二维荧光峰值 水质指标 关系模型 Ebinur Lake basin Two-dimensional fluorescence peak value Water quality indexes Relational model 
光谱学与光谱分析
2018, 38(2): 481

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