熱像儀在區(qū)域水系質(zhì)量監(jiān)控項目中的應(yīng)用
在圣弗朗西斯科郡，各種點源和非點源的污水排入河中嚴重影響了沿岸水體的水質(zhì)。更糟糕的是直接伸向海灘的雨水泄水管、Tijuana(提華納)河的污水以及通過沿岸排污口排放的污水對水體造成了嚴重污染有時甚至不得不關(guān)閉海灘。此外，幾座發(fā)電廠排放的熱廢液也影響著近海岸周圍的生態(tài)系統(tǒng)。
自2002 年起，遙感影像技術(shù)才應(yīng)用于區(qū)域水體水質(zhì)常規(guī)監(jiān)控工程。據(jù)我們所知，美國圣迭哥郡是目前**采用遙感影像技術(shù)的地區(qū)。起初，水質(zhì)監(jiān)控以多光譜可見光影像為基礎(chǔ)，之后才逐步應(yīng)用熱圖像技術(shù)。紅外熱圖數(shù)據(jù)主要用于：
1）通過全景圖像提高現(xiàn)場抽樣方案的標(biāo)準(zhǔn)；
圖A-B, San Onofre 核電站排污口的熱圖像: A）采用(美國)地球資源探測衛(wèi)星
LANDSAT 拍攝，分辨率分別為60m; B）采用英福泰克(InfraTec)固定式紅
外熱像儀VarioCAM hr head 680 拍攝，分辨率分別為2m
2）探測點源污水排放及其它污水排放并繪制圖樣。
圖2, 采用VarioCAM hr head 680 拍攝的San Diego
圣迭哥郡咸水湖出口的熱圖像，揭示了一處非法排放污
水源。熱圖數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)交給當(dāng)?shù)毓芾聿块T，用于現(xiàn)場檢查。
使用的測量工具及方法
區(qū)域水系質(zhì)量監(jiān)控項目（Regional Water Quality Monitoring Program）使用了三種不同來源的熱圖像：
| | 傳感器系統(tǒng) | 重復(fù)訪問 | 分辨率 | 熱靈敏度 | 校準(zhǔn) |
| 1 | AVHRR－NOAA 氣象衛(wèi)星上使用的高分辨率**輻射儀 | 4 次\天 | 1100m | 0.1℃ | 可以 |
| 2 | TM－(美國)地球資源探測衛(wèi)星LANDSAT 陸地衛(wèi)星上使用的熱圖像成像儀 | 4 次\月 | 120\60m | 0.3℃ | 需后期處理 |
| 3 | VarioCAM hr 680－航空器上使用InfraTec（英福泰克）固定式紅外熱像儀 | 隨時可用 | 20cm-3m | 0.06℃ | 可以 |
圖3 VarioCAM hr head 680 拍攝的熱圖像反映了圣迭哥
Encina 發(fā)電廠排出的冷卻污水的范圍。 San Onofre 發(fā)電
廠將污水向深處排放，導(dǎo)致低溫的表層水向上翻滾（如圖
1）。而Encina 發(fā)電廠將污水排向表面，形成熱信號較強
的水柱。
圖像處理
AVHRR 和TM 的數(shù)據(jù)集都包含幾何定位參數(shù)，通過GIS軟件包可以對該參數(shù)進行修改。而德國英福泰克(InfraTec)熱像儀可用于航空機載成像，其先進的軟件可用于記錄來自集成差分全球定位系統(tǒng)的位置信息。圖像在系統(tǒng)內(nèi)部即可校準(zhǔn)，同時可使用標(biāo)準(zhǔn)GIS 軟件包將圖像導(dǎo)出成為可兼容文件。
實驗結(jié)果
點源污水排放口監(jiān)控：航空機載熱成像作為一種有效的監(jiān)控手段不僅可用于監(jiān)控點源污水排放口，而且可探測來源未知的污水排放。當(dāng)?shù)毓芾聿块T可根據(jù)這些監(jiān)控信息確定排放地點、對某些排放進行取樣，然后對違規(guī)排放行為進行處罰（如圖2）。由于這種排放中懸浮沉積物的含量不高，因此只能用紅外熱像儀進行探測。
利用遙感影像技術(shù)改善現(xiàn)場取樣方案：傳統(tǒng)的方法只能在特定的取樣地點進行取樣，然后提供取樣結(jié)果。而RS 影像法在采集圖像的同時提升了解釋現(xiàn)場數(shù)據(jù)的價值，而且測量結(jié)果中包含反映排放源異常的信息（如圖4）。
圖4 合并后的取樣結(jié)果及成像數(shù)據(jù)：(A)TM-7
拍攝的熱圖像:表面排放的污水和表面**取樣
結(jié)果 (B) VarioCAM hr head 680 拍攝的紅外熱圖像,及
常規(guī)取樣范圍內(nèi)采集的近表面溫度值