ICS13.020 CCSZ06 团 体 标 准 T/CQSES32—2025 长江上游重点流域水环境地基遥感数据 在线监测技术规范 Technicalspecificationsforonlinemonitoringbasedonground-based spectralremotesensingofwaterenvironmentinmajorwatervalleysof theupperYangtzeriver 2025-09-03发布 2025-12-03实施 重庆市环境科学学会发布 中国标准出版社出版 全国团体标准信息平台 目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 技术概述 2 ………………………………………………………………………………………………… 5 系统技术要求 3 …………………………………………………………………………………………… 6 地基高光谱监测指标反演模型 4 ………………………………………………………………………… 7 地基高光谱监测数据质量控制 6 ………………………………………………………………………… 8 地基高光谱设备安装及运行维护 7 ……………………………………………………………………… 9 数字孪生与数据展示 9 …………………………………………………………………………………… ⅠT/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由重庆市生态环境科学研究院提出。 本文件由重庆市环境科学学会归口。 本文件起草单位:重庆市生态环境科学研究院、中国科学院重庆绿色智能技术研究院。 本文件主要起草人:封丽、封雷、廖伟伶、袁家虎、黄昌前、吴进、陈婷婷、姚源、余义昌、唐嘉、陈爱玲、 胡戎豪、黄昱、汤冬云、许金坤、甘孟兰、王瑶。 ⅢT/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 长江上游重点流域水环境地基遥感数据 在线监测技术规范 1 范围 本文件规定了长江上游重点流域水环境地基高光谱遥感数据在线监测系统技术要求、水环境指标 反演模型、高光谱监测数据质量控制、设备安装及运行维护、数字孪生与数据展示。 本文件适用于长江上游重点流域河流、湖泊、水库等水体的水环境地基高光谱遥感数据在线监测。 2 规范性引用文件 下列文件的内容通过文件的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件,不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T11893 总磷水质自动分析仪技术要求 GB/T11894 总氮水质自动分析仪技术要求 DL/T5161.6 接地装置施工质量检验 JGJ46 建筑与市政工程施工现场临时用电安全技术标准 HJ/T98 浊度水质自动分析仪技术要求 HJ/T99 溶解氧(DO)水质自动分析仪技术要求 HJ/T100 高锰酸盐指数水质自动分析仪技术要求 HJ897 水质叶绿素a的测定分光光度法 HJ915 地表水自动监测技术规范(试行) 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 长江上游重点流域 keywatershedsintheupperreachesoftheYangtzeriver 主要涉及长江巫峡以上的干流和主要支流。 3.2 地基遥感 ground-basedremotesensing 基于陆域开展的遥感观测活动,利用近地面光谱传感器设备,收集土壤、水体、植被等物体表征 信息。 3.3 高光谱 hyperspectral 光谱分辨率达纳米(nm)数量级,光谱通道数达数十至数千个以上,获取物体反射/散射的连续光谱 数据,波段能覆盖可见光、近红外、红外波段。 注:即高光谱分辨率。 1T/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 3.4 高光谱成像 hyperspectralimaging 将成像技术和光谱技术相结合,探测目标的二维空间和光谱信息,获得高分辨率的连续、窄波段的 图像数据。 3.5 遥感反射率 reflectance 物体反射的辐射通量与入射的辐射通量之比。 3.6 可见光近红外波段 visibleandnearinfraredwaveband 波长在380nm~3000nm之间的电磁波范围。 3.7 定量反演 quantitativeinversion 一种利用统计或机理等数学模型和算法,将遥感观测数据转化为定量的地物或地表参数的过程。 3.8 特征波段 characteristicband 在光谱曲线中,与目标物质或环境参数(如水质参数)具有显著关联的特定波长范围。这些波段能 够反映物质的特定吸收或反射特性,对特定目标参数的定量反演具有较高的敏感性。 4 技术概述 水环境地基高光谱遥感在线监测技术通过近岸光谱监测设备,采用高光谱传感器获取特定水体吸 收、反射和散射光谱数据,利用特征波段识别与定量反演算法,实现水质参数的在线监测。系统包含数 据采集、光谱处理、参数反演、质量控制等模块,满足多参数同步监测需求。主要技术路线见图1。 图1 主要技术路线图 2T/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 5 系统技术要求 5.1 主动式抽样及液位监测 地基高光谱水环境监测装备具备主动式抽样功能,实时监测设备内部液位,确保液位处于光谱传感 模组的响应范围内。 5.2 水体光谱反射率测量及处理 地基高光谱水环境监测装备采用光谱重构技术消除杂散光干扰,在400nm~1000nm波段范围 内产生连续的光谱响应输出,确保优良的重复性、灵敏性和一致性。 5.3 水质参数反演 地基高光谱水环境监测设备应当具备至少以下9种水质参数指标的反演功能并能够进行反演算法 的自动更新迭代,水质参数指标与测量范围及精度要求见表1。 表1 水质参数指标与测量范围及精度要求 序号 监测指标 测量范围 精度要求(R2) 1 叶绿素a/(mg/L) 0~100 >0.8 2 溶解氧/(mg/L) 0~100 >0.7 3 有色可溶性有机物/(mg/L) 0~20 >0.8 4 总氮/(mg/L) 0~25 >0.7 5 浊度/NTU 0~300 >0.8 6 藻蓝蛋白/(mg/mL) 0~300 >0.8 7 高锰酸盐指数/(mg/L) 0~100 >0.7 8 总磷/(mg/L) 0~20 >0.7 9 氨氮/(mg/L) 0~50 >0.7 5.4 地基高光谱光源 地基高光谱设备采用全光谱光源,光源参数要求见表2。 表2 光源参数要求 序号 性能参数 参数值 1 波长范围 360nm~2400nm 2 标称灯泡功率 >5W 3 色温 1400~5600K 4 光输出漂移 <0.1%/h 5 光源输出稳定性 >0.25% 3T/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 5.5 高光谱传感器 高光谱传感器性能参数要求见表3。 表3 高光谱传感器性能参数要求 序号 性能参数 参数值 1 波长范围 400nm~1000nm 2 波长重复性*1 ≤±0.5nm 3 信噪比*2 >100∶1 4 光谱分辨率 1nm~25nm 5 输出步长 ≥2nm 6 线性度*3 <5% 7 防水 不低于IPX5 8 视场角 <45° 9 信号漂移<0.5nm@0℃ <1nm@40℃ 5.6 地基高光谱设备整体参数 地基高光谱设备参数性能指标要求见表4。 表4 地基高光谱设备参数性能指标要求 序号 性能参数 参数值 1 供电方式 市电、新能源、充电 2 联网方式 4G/5G/WIFI/TCP 3 常规采集频次 ≥1h/次 4 高频采集 ≥10min/次 6 地基高光谱监测指标反演模型 6.1 水环境指标特征波段识别 通过分析水体反射率曲线与特定水质参数实测浓度的关系,可找到水体反射率曲线上对水质参数 响应明显的一个或多个特征波段,通过融合机器学习等模型,获取最优特征组合,以该特征组合同水质 参数实测值进行拟合,最终将得到相关性较好的水质参数反演模型。 水环境指标叶绿素、溶解氧、有色可溶性有机物、总氮、浊度、藻蓝蛋白、高锰酸盐指数、总磷、氨氮特 征波段参考见表5。 4T/CQSES32—2025 全国团体标准信息平台 表5 水环境指标光谱特征波段参考表 序号水质指标 检测波段/nm 光谱特征 说明 1叶绿素浓度 440、550、667、685低浓度:440nm吸收峰;550nm 反射峰,685nm荧光峰;高浓度: 667nm吸收峰高浓度时叶绿素667nm 吸收峰随浓度递增 2 溶解氧 490、665 无直接光谱特征通过水温、叶绿素等间接 反演,选择与相关参数 关联波段 3有色可溶性 有机物520 短波波段520nm强烈吸收特征 无说明 4 总氮700~1300; 一阶微分处理后: 680、700、750近红外波段(700nm~1300nm) 特征明显;一阶微分后 680/700/750nm相关性高需微分处理增强特征, 近红外波段主分析区 5 浊度 580~680、850~870580nm~680nm反射