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【留学生论文】浅析湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台的构建——以滇池流域为例(论文参考文献)

星级: ★★★★★ 期刊: 《环境保护》作者:浏览量:4174 论文级别:热门本章主题:蓝藻和数据原创论文: 5156论文网时间:2016年8月1日审核稿件编辑:Malcolm本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:1513 评论次数: 1211

导读:现在请大家鉴赏的文章是蓝藻和数据方面的论文提纲写法。本篇文章有利于同专业方向的大学硕士研究生和本科生在写作毕业论文范文前写作和查找资料有清晰思路。

摘要为有效控制监藻水华爆发,需要科学、有效地监测蓝藻水华的状态和变化趋势.本文以滇池流域为例,建立基子多源卫星监测、手工监测、自动监测等多方式的湖泊监藻天地一体化监测体系,并在此基础上构建湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台.指出将此平台运用于环境监测部门的日常业务工

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作,是湖泊蓝藻监测的发展方向.关键词篮藻;天地一体化;监测:业务化运行:水环境;滇池

■文/嵇晓燕张迪李文攀李发荣

湖泊富营养化和蓝藻水华爆发一直是湖泊水环境治理的重点和难点.2015年《中国环境状况公报》中公布的国家地表水环境质量监测网涉及的我国61个重要的大型湖泊中,有14个处于富营养化状态.国控网不涉及的很多中小型湖泊和城市内湖中,富营养化和蓝藻水华爆发的情况更严重….普遍认为,蓝藻的生长和水华的形成可以分为下沉休眠、上浮复苏、生物量增加、积聚形成水华4个主要的阶段.不同阶段中,蓝藻的生理特征和影响因子不同.为了有效控制蓝藻水华爆发,需要环境监测部门根据其不同的生理阶段,对蓝藻水华进行有针对性的监测.如何科学、有效地监测蓝藻水华的状态和变化趋势,是湖泊水环境监测亟需解决的问题.

传统的蓝藻水华监测方法是在湖泊中布点、人工采样,然后进行实验室分析,监测的项目较多、监测结果较准确,历年的监测为研究湖泊蓝藻水华的特征积累了大量的资料;但是对于大面积的水域往往难以快速、全面地监测蓝藻水华的分布和变化.近年来,越来越多的学者开始应用遥感监测蓝藻水华,遥感监测具有快速、范围大、动态的特点,在湖泊蓝藻水华监测方面具有常规水质监测无可比拟的优越性,高分辨率卫星也为满足湖泊蓝藻水华遥感监测提供了技术支持;但是遥感影像的接收和影像的质量受气象条件影响较大[2].目前也有一些研究工作者提出将传统水华监测和遥感监测相结合,但基本都停留在研究阶段,没有形成真正业务化运行的监测体系和工作平台.

滇池是“三河三湖”之一,滇池的富营养化指数在我国重要大型湖泊中高居榜首,滇池蓝藻水华从20世纪的每年季节性爆发已到近年的几乎周年性爆发的态势.结合国家水体污染控制与治理科技重大专项,在滇池流域构建湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台,并运用于环境监测部门的日常业务工作,是环境监测科研与实际相结合的典型案例,也是湖泊蓝藻监测的发展方向.湖泊蓝藻天地一体化监测体系

以多源卫星构成的天空卫星监测网,以滇池全湖10个常规水质监测点位、4个自动水质监测站点、1个浮标站、4个自动气象站点构成的地面监测网,以及水质、气象参数的耦合与蓝藻数量模型,共同构成了滇池蓝藻天地一体化监测网络(见图1).利用多源卫星遥感蓝藻监测数据、滇池常规水质监测数据、蓝藻生物量监测数据、沿岸在线水质自动站数据、浮标站观测数据和地面气象站气象数据,结合水面地物光谱数据和基础地理数据,建立蓝藻水华爆发的天气动力、水质、水动力耦合模型进行分析;研究滇池蓝藻水华爆发的空间分布、变化特

蓝藻专业留学生论文如何写
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征、突变区域及影响范围,形成滇池蓝藻天地一体化监测体系(见图2).

卫星遥感监测

利用EOS/MODIS卫星、风云三号(FY-3)气象卫星和环境一号卫星等多源卫星获得叶绿素a浓度和藻生物量遥感反演遥感影像数据,用假彩色合成法和归一化植被指数法识别滇池蓝藻水 息.提供蓝藻水华爆发时间、面积、频次和变化趋势等信息.

人工监测

根据历年常规监测结果,对滇池湖体的手工监测点位进行优化布设.采用网格均匀布点法在滇池全湖设置10个常规水质监测点位:断桥、草海中心、灰湾中、罗家营、观音山东、观音山中、观音山西、白鱼口、滇池南和海口西.人工采样并进行实验室分析,指标为水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮、总磷、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物和粪大肠菌群以及叶绿素a、透明度和藻密度等.常规人工监测每月一次,蓝藻爆发时加密监测并进行人工巡测.

同时采用研制出的基于图像识别的兼具完整模拟藻类人工镜检、常见藻类自动识别、计算机自动控制与识别等技术的藻密度自动检测仪,有助于提高藻类检测精度和速度,可以替代日常传统的显微镜人工计数.滇池浮游植物群落是一个以蓝藻占绝对优势的群落,而蓝藻门中的微囊藻属占据绝对优势.草海最常见的优势种为微囊藻(Microcystis KLitz)和隐藻(CryptomonasEhr).藻类优势种在春季是微囊藻和隐藻;夏、秋、冬季均是微囊藻.外海最常见的优势种为微囊藻(Microcystis KUtz)和栅藻(ScenedesmusMey).藻类优势种在春季是微囊藻和栅藻;夏、秋、冬季均是微囊藻.

水质自动监测

水质自动监测包括观音山、西园隧道、滇池南岸和罗家营4个自动水质监测站和1个浮标水质自动站.

4个水质自动监测站,监测项目主要包括水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总有机碳(TOC)、氨氮、总氮、总磷和叶绿素a等.采用每4小时采样分析一次的频次,每天每个监测项目有6个监测结果.自动监测数据由控制系统自各台分析测试仪器采集存储之后,采用虚拟专用网络(VPN)方式传送.也可以通过VPN和电话拨号2种通讯方式,对水质自动监测站进行实时监视、远程控制及数据采集.

浮标水质自动监测站与固定式水质自动监测站相似,可以实现对目标水体部分指标进行连续自动监测分析,是固定式水质自动监测站的有益补充.浮标水质自动站采用快速监测管或监测探头针对

湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台的构建——以滇池流域为例
蓝藻和数据论文提纲写法

污染物的物理和光化学特性进行快速监测.主要用于滇池湖泊蓝藻水华爆发区域的观测,设置一个蓝藻生物量在线监测站(包括浮筒式自动观测站、无线数据采集系统).系统采用太阳能供电,数据采用无线方式进行传输.浮标水质自动站为24小时不间断连续观测系统,系统每小时传送一次数据.在水华易发生时期,观测频次可到达每5分钟观测并传送一次数据.

气象监测

4个气象监测站点,分布在昆明、呈贡、晋宁和太华山,可获得气温、风向、风速、风场、降水、总辐射日值和日照时数等数据.滇池蓝藻水华暴发的关键时期是6-9月份,导致蓝藻爆发的关键气象因子是光照和风速.天气转晴,且有连续4~5小时光照和小于2。0米/秒的风速时,就有可能导致蓝藻水华爆发.气温和水温不是滇池蓝藻水华爆发的关键激励因子.阴天和雨天不利于水华形成.

业务化运行平台的构建

滇池流域蓝藻天地一体化监测业务化运行平台构建的思路是:以数据为中心,以需求为导向,以资源整合为手段,建成安全的、可扩展的、具有一定前瞻性的滇池流域蓝藻监测信息集成与共享平台,同时兼顾国家、省、市、区县四级构架.建成具有集成、统计、查询、数据分析、报告生成等功能的蓝藻天地一体化监测平台并进行发布与展示;与气象局等部门形成会商和发布机制,向有关管理部门按期上报滇池蓝藻监测报告.滇池流域蓝藻天地一体化监测业务化运行平台不仅仅是作为滇池蓝藻监测数据简单的存储平台,更是环境应用的基础平台,发挥环境监测数据为环境管理服务、为环境决策服务的效能.

平台架构

滇池流域蓝藻天地一体化监测平台架构从总体上分为五个层次:数据来源层、数据存储层、内部服务层、业务应用层和共享发布层(见图3).

数据来源层:根据滇池蓝藻天地一体化监测体系的需求,整合并汇总处理卫星遥感影像数据、水质监测数据、气象监测数据和基础地理数据等各类相关数据,导入到平台系统数据存储层的业务数据库中.

数据存储层:经过整合汇总的原始监测数据存储在业务数据库的原始数据表中,卫星影像以及反演参数以文件集合形式存放,滇池人工监测和自动监测数据以Excel表存放,基本气象资料以DBF数据库文件存放,地理背景信息数据以Shape文件格式存放.经过数据的自动及人工审核,将数据导人中间数据表,用于生成各种统计图表和报告等.

内部服务层:平台采用面向服务的架构设计,所有后台软件功能均以WebService的方式实现,并由内部服务层的ESB(企业服务总线)来整合和统一管理,企业服务总线和内部服务层的所有业务服务接口采用.Net平台的Windows通讯开发平台(WCF)技术开发实现.内部服务层各个服务接口的功能包括通知信息推送服务、数据集成服务、数据转换服务、数据录入服务、数据自动审核服务、数据人工审核服务、数据异常报警服务、数据查询检索服务、数据统计分析服务、报告编制服务、即时查询图表生成服务、基础信息管理服务、监测点位管理服务、数据自动备份服务、系统日志记录服务、用户权限管理服务和数据仓库技术(ETL)服务.

业务应用层:通过B/S或者C/S的客户端程序调用内部服务层的WebService服务,进行各种信息和数据的处理分析等操作.

共享发布层:业务数据库中的数据经过抽取、转换和加载等操作,根据需求生成各种面向主题的数据集合.这一层的主要功能包括:基于Web-GIS的数据发布及演示和基于WebService的数据共享.

平台功能

平台包括滇池蓝藻天地一体化监测和环境监测基础信息管理2个子系统,实现的主要功能分别如下:

滇池蓝藻天地一体化监测子系统:一是数据录入、存储和查询.卫星遥感影像数据、水质监测数据、气象监测数据和基础地理数据的录入、存储和查询:可查询任意时间段的监测数据和卫星遥感照片;可对各类数据进行统计分析和图形对比.二是GIS表征和演示.GIS演示蓝藻监测的各类数据信息;在GIS地图上生成等值线图,并能够与卫星遥感照片对照;能够在GIS上生成滇池蓝藻分布区域图.三是蓝藻监测报告生成.综合各类数据和卫星遥感图片,利用水华预测模型进行蓝藻水华预测,自动生成每周简报,用于专家会商和环境管理决策.

环境监测基础信息管理子系统:用于管理平台所有的基础信息,包括评价标准信息、监测指标信息、监测点位信息和环保法律法规等信息.结论

用滇池蓝藻天地一体化监测平台生成的蓝藻监测周报已开展了256期,被昆明市人民政府、云南省九湖办及各级环境保护部门采用,为滇池环境保护管理提供了技术支持,发挥了重要的、积极的作用.湖泊蓝藻天地一体化监测业务化运行平台的构建改变了传统的湖泊环境监测的工作模式,成为环保工作的助推器,不仅提

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高了工作效率,而且为决策提供了技术支撑,是湖泊蓝藻日常监测的发展方向.

[ 参考文献 ]

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