遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究

徐靜茹

（陜西省渭南市環(huán)境保護監(jiān)測站 陜西渭南 714000）

近年來，隨著遙感技術(shù)水平的不斷提高，應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測環(huán)境的范圍也不斷擴大。因其具有成本低、速度快、實時性強、監(jiān)測范圍廣、便于進行長期動態(tài)監(jiān)測等特點，而成為大氣環(huán)境管理以及大氣污染管理的重要方法。

1 大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)概述

遙感監(jiān)測技術(shù)是一種不用直接接觸目標物就能對其進行分析、識別、判斷等的高自動化監(jiān)測手段[1]。根據(jù)所利用的波段不同，遙感技術(shù)又可分為可見光、反射紅外、紫外遙感技術(shù)，微波遙感技術(shù)，熱紅外遙感技術(shù)三種。該檢測技術(shù)僅需要相關(guān)儀器，就能實現(xiàn)對有距離的現(xiàn)象或者目標物的觀測，其最為主要的特點就是無需采樣就能實現(xiàn)區(qū)域性的跟蹤和測量，并能迅速定位污染源以及污染的范圍，包括大氣污染物的擴散、分布等情況，以獲取大氣環(huán)境的全面信息的一種技術(shù)。

2 遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

大氣環(huán)境遙感監(jiān)測可分為地基遙感、空基遙感以及天基遙感，其中，地基遙感主要以地面作為遙感平臺。而空基和天基遙感則主要以飛機、宇宙飛船、高空氣球、衛(wèi)星等作為遙感平臺。目前，應(yīng)用最多的遙感技術(shù)包括主動式遙感監(jiān)測技術(shù)和被動式遙感監(jiān)測技術(shù)兩種。現(xiàn)介紹這兩種監(jiān)測技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用情況。

2.1 大氣環(huán)境主動式遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

大氣環(huán)境主動式遙感監(jiān)測是一種由遙感探測儀自身向外界發(fā)出波束，然后被探測目標物所吸收和發(fā)射后發(fā)出回波，再經(jīng)衛(wèi)星檢測后顯示相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測技術(shù)。當(dāng)前，機載或星載微波雷達屬于大氣環(huán)境的主動式遙感監(jiān)測技術(shù)中的重要技術(shù)。而主動式雷達是必不可少的組成部分。主動式雷達指得是發(fā)射機在很短的時間內(nèi)，通過天線將較窄的一束大功率電磁波脈發(fā)射至目標物，再接收目標物反射回來的回波信號的一種傳感器。因為物體存在差異性，因此，反射回來的回波信號的位相、振幅不同，這也是得以觀測到目標地物的距離、方向等數(shù)據(jù)的原因所在。很多國家自20世紀90年代就開始制定相應(yīng)的空間雷達探測計劃，如美國NASA在1993年就開始利用裝有雷達的極軌衛(wèi)星探測大氣中分布的臭氧、水汽、O3、NO3、SO2等成分的數(shù)據(jù)[2]。近年來，全球監(jiān)測儀取得了很大的研究成果，并主要用于監(jiān)測SO2、NO2以及一些鹵化物等痕量氣體對平流層、對流層臭氧化學(xué)中的影響作用。例如，有專家采用該項技術(shù)對2008年北京奧運會前后大氣中的CO柱濃度、靠近地面的質(zhì)量濃度進行了監(jiān)測，并得出北京大氣中的CO柱濃度較之前降低了19%，而靠近地面的質(zhì)量濃度也降低了46%的結(jié)論。

2.2 大氣環(huán)境的被動式空基遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

在大氣環(huán)境的被動式地基遙感監(jiān)測技術(shù)中，主要包括多波段光度計遙感、微波輻射計遙感、太陽直接輻射遙感技術(shù)等。其中，太陽直接輻射遙感技術(shù)在最為常用的一種監(jiān)測技術(shù)，這是一種利用在大氣中日光能夠發(fā)生散射和衰減作用，進而對大氣的組成成分（主要包括CO2、大氣臭氧等）進行測量的監(jiān)測方法。大氣環(huán)境的被動式地基遙感監(jiān)測技術(shù)一般用于監(jiān)測大氣中的有害氣體、突發(fā)性大氣污染事故、大氣熱污染源等。⑴監(jiān)測大氣中的有害氣體：地球上會不斷產(chǎn)生NO、SO2等有害人體健康的氣體。植被等受這些有害氣體的影響，會出現(xiàn)不同的顏色變化、對紅外光的反射率下降等現(xiàn)象。遙感技術(shù)利用這一特點，將監(jiān)測結(jié)果呈現(xiàn)在不同的像元上，然后通過對比分析像元信息和實際植被、土壤等信息得出污染物氣體的濃度信息。⑵突發(fā)性大氣污染事故的監(jiān)測：以監(jiān)測霧霾現(xiàn)象為例，霧霾是近年來影響我國，尤其是北方空氣質(zhì)量的天氣現(xiàn)象。我國利用遙感監(jiān)測技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)等收集了華東六省一市大氣中的相關(guān)數(shù)據(jù)，得出霧霾天氣頻發(fā)與熱島效應(yīng)增強、風(fēng)速降低、空氣濕度降低等因素密切相關(guān)[2]。⑶大氣熱污染源監(jiān)測：遙感技術(shù)對大氣熱污染源的監(jiān)測主要體現(xiàn)在監(jiān)測城市熱島效應(yīng)方面。城市熱島效應(yīng)是城市化發(fā)展的必然產(chǎn)物，由于城市中聚集著大量的人口，生產(chǎn)生活所產(chǎn)生的大量熱量聚集在一定范圍內(nèi)，繼而形成局部地區(qū)氣溫升高的現(xiàn)象。大氣遙感監(jiān)測技術(shù)利用熱紅外遙感技術(shù)可測量出地物的溫度，同時根據(jù)熱效應(yīng)的差異探測出熱源。除此之外，大氣遙感監(jiān)測還可對熱圖像進行等量分割，繪制出等溫線，從而分析城市熱島的強度、分布特征等。

3 遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用展望

遙感技術(shù)正由單一遙感資料分析方式向多數(shù)據(jù)源、多時相的綜合分析方式方向發(fā)展,并更加注重分析事物的內(nèi)在規(guī)律。未來遙感技術(shù)在監(jiān)測大氣環(huán)境方面將發(fā)揮更大的作用。筆者認為，大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)將向著以下方面發(fā)展：⑴向著定量化、集成化、全球化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。其中，定量化成為大氣環(huán)境遙感監(jiān)測研究的長久主題，為此，可建立大氣環(huán)境遙感監(jiān)測的指標體系，因為后期的定量研究工作均需要根據(jù)這一指標體系展開工作。另外，定量化是實現(xiàn)大氣環(huán)境遙感技術(shù)的集成化、全球化、系統(tǒng)化的基礎(chǔ)條件。⑵主動和被動式衛(wèi)星遙感的一體化：衛(wèi)星遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測、保護、預(yù)測方面發(fā)揮重要作用。隨著衛(wèi)星探測技術(shù)的不斷發(fā)展，大氣環(huán)境遙感器也應(yīng)隨之不斷改進。而實現(xiàn)主動和被動式衛(wèi)星遙感的一體化，提高探測技術(shù)的精確度，是今后研究的重點方向。大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)也必然會在大氣污染控制以及環(huán)境管理中發(fā)揮越來越大的作用。

[1]曹國東.遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2010(07):57,59.

[2]吳荷香，付建華.遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·前沿觀察，2011(04)：104.