富营养化湖泊水环境监测模拟平台研发与应用

湖泊富营养化导致的蓝藻水华频繁暴发已成为制约区域社会经济可持续发展的重要问题。及时、全面掌握富营养化湖泊水质水华信息,对于蓝藻水华科学防控具有重要意义。针对传统湖泊水质水华监测方法存在的时效性弱、空间覆盖度低和数据再分析手段单一等问题,本文利用卫星遥感、空间数据库和WebGIS等技术,研发了富营养化湖泊水质水华自动监测和模拟分析平台。平台集成了卫星遥感全自动监测、动态虚拟浮标、目标水域水环境动态时空分析等核心技术,实现了湖泊高时空分辨率的动态水质水华监测,提供了湖泊水质水华多尺度精细化表达与再分析功能。平台在太湖、巢湖和滇池实现了示范应用,在湖泊水质水华监测预警和管理支撑方面发挥了重要作用。

基于视频监控的湖泊滨岸带蓝藻水华实时定量监测方法及应用研究

湖泊作为我国主要饮用水源地,其滨岸带蓝藻水华过度堆积,对用水安全以及生态环境造成严重影响。因此,实时定量监测湖泊滨岸带蓝藻水华,是湖泊蓝藻水华防控的关键举措。基于环湖实时视频监控所捕获的水域图像,采用深度学习方法识别蓝藻水华像素,并根据摄像头成像原理及内外参数准确计算每个蓝藻水华像素对应实际蓝藻水华面积,最后统计分析湖泊滨岸带水域的蓝藻水华总面积。实验结果表明,基于VGG16-UNet模型的蓝藻水华像素识别方法的平均交并比与总体精度分别达到了88.74%与94.10%,优于同类方法;且蓝藻水华面积计算值与实测值具有良好的拟合度(R^(2)=0.97)。该方法能够及时获取湖泊滨岸带蓝藻水华的覆盖面积及其动态变化过程,对于湖泊水环境治理起着重要作用。