遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和綜合評價中的應用

鄧宇波　馮蓬　周文亮

摘要：近年來，世界各國都在大力發(fā)展環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)，并且取得了突破性進展，遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和綜合評價中的作用已經(jīng)得到國際社會的高度重視與認可。盡管如此，全球化的環(huán)境問題依然呈現(xiàn)日益突出的現(xiàn)象，環(huán)境事故與環(huán)境災害頻繁發(fā)生，尤其是我國的生態(tài)環(huán)境，在未來的社會發(fā)展中，我國還必須要面臨著嚴峻的監(jiān)測任務，因此對于在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與綜合評價中發(fā)揮重要作用的衛(wèi)星遙感技術(shù)有著迫切的需要。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與綜合評價；應用

前言

1972 年美國發(fā)射成功第一顆地球資源衛(wèi)星，通過資源衛(wèi)星人類獲取了大量有關(guān)地球表面的衛(wèi)星圖像，而從這開始，集合了電子、光學、空間、生物學和地學等學科領域的最新成就的遙感技術(shù)很快在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展和廣泛應用，如今遙感技術(shù)提供的數(shù)據(jù)空間分辨率已經(jīng)從公里級發(fā)展到亞米級，重復觀測頻率也已經(jīng)從以前的月周期發(fā)展到如今你的幾小時，且光譜波段跨越了可見光、紅外到微波， 光譜分辨率也從多波段逐步發(fā)展到超光譜，已經(jīng)成為現(xiàn)代高新技術(shù)領域的重要組成部分，且遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與綜合應用中發(fā)揮著重要作用。由于傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與綜合評價依然是以人工調(diào)查方法為主，但這種調(diào)查方法耗資大、周期長，不能夠及時、準確反映環(huán)境變化的信息，而遙感技術(shù)就能夠解決這些難題，因此在未來的生態(tài)環(huán)境發(fā)展中，遙感技術(shù)將會成為中堅力量。

一、遙感技術(shù)簡介

遙感技術(shù)（簡稱RS）是指從遠距離感知目標反射或者是由自身輻射出去的可見光、紅外線結(jié)目標、電磁波等進行識別和探測的一種技術(shù)，并且在人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后，遙感技術(shù)的得到了迅速的發(fā)展。例如航空攝影就是利用遙感技術(shù)進行目標拍攝。遙感技術(shù)種類比較多，按照利用的電磁波光譜段的分類標準，可以分為微波遙感、熱紅外遙感以及可見反射紅外遙感三種，按照遙感平臺的高度，又可以分為航空遙感、航天遙感和地面遙感三種。目前遙感技術(shù)主要由獲取信息、傳輸信息、存儲和處理信息等環(huán)節(jié)組成，遙感技術(shù)的系統(tǒng)核心是遙感系統(tǒng)，而獲取信息的遙感器是遙感系統(tǒng)的核心組成部分。遙感器的種類比較多，例如多光譜掃描儀、電視攝像機、照相機、成象光譜儀、合成孔徑雷達以及微波輻射計等，完成信息傳輸?shù)脑O備是將遙感器獲得的遙感信息從遠距離平臺傳輸?shù)降孛嬲荆畔⑻幚碓O備主要包括圖象判讀儀、彩色合成儀以及數(shù)字圖象處理機等。

二、遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和綜合評價中的應用

（一）遙感技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測與評價中的應用

在水質(zhì)監(jiān)測方面，遙感技術(shù)主要是利用污染水與清潔水的反射光譜具有不同特征為基礎。清潔水的遙感影像顏色一般比較暗，尤其是在紅外譜段上更加明顯，當前陸地衛(wèi)星的MSS、SPOT衛(wèi)星的HRV數(shù)據(jù)以及TM影像數(shù)據(jù)都是在水質(zhì)監(jiān)測中通常使用的遙感數(shù)據(jù)，監(jiān)測效果非常好。例如在監(jiān)測水體石油污染時，由于石油膜表面比較平滑、致密，發(fā)射率低于水體但反射率也比水體高，石油和水體在光譜特性上有明顯的差別，因此在遙感監(jiān)測中，可以利用多種方法進行監(jiān)測，可以利用海水與油膜在微波波段的發(fā)射率不同或者是利用微波輻射法測量它們的亮度、溫度等，都能夠分開石油和海水。又如監(jiān)測水體富營養(yǎng)化程度時，由于水體發(fā)生富營養(yǎng)化的一大明顯特征就是水體里具有大量的浮游植物，而這些浮游植物使得使得水體具有水體和植物共同的反射光譜特征，即在可見光波段，富營養(yǎng)化水體的反射率較低，而在近紅外波段，富營養(yǎng)化的水體反射率就比較高，當在彩色紅外圖像上時，富營養(yǎng)化水體一般呈現(xiàn)出紫紅色或者是紅褐色現(xiàn)象。因此，我們可以通過對水體中懸浮物質(zhì)的數(shù)量、葉綠素含量等進行調(diào)查，以準確監(jiān)測水體富營養(yǎng)化的程度。利用遙感技術(shù)可以實現(xiàn)對水體環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測，當水體環(huán)境受到污染時，可以利用建立的監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控網(wǎng)絡發(fā)出預警，并且顯示出水體環(huán)境被破壞的不良發(fā)展趨勢，從而為相關(guān)部門評價水體污染程度而采取措施提供有力依據(jù)。

（二）遙感技術(shù)在大氣監(jiān)測與評價中的應用

在進行大氣環(huán)境監(jiān)測時，主要是利用大氣遙感傳感器對大氣的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)以及變化進行監(jiān)測。且所利用的電磁波譜主要是近紫外線到紅外線范圍、微波范圍。大氣傳感器的主要監(jiān)測對象是大氣中的二氧化碳、甲烷、二氧化硫以及氣溶膠、有害氣體，由于遙感技術(shù)無法直接識別這些物質(zhì)的三維分布，因而可以通過測量大氣的吸收、散射以及輻射的光譜，從而識別出這些物質(zhì)。目前用于大氣環(huán)境監(jiān)測的遙感技術(shù)分類標準不一，按照遙感平臺的不同，大氣環(huán)境遙感監(jiān)測可分為地基遙感、空基遙感；按照電磁波輻射源的不同，又可分為主動式遙感技術(shù)和被動式遙感技術(shù)兩大類。例如在進行大氣氣溶膠監(jiān)測時，由于大氣中的氣溶膠粒子來源比較復雜，而且氣溶膠本身不僅是污染物，還攜帶了許多有毒、有害的物質(zhì)，因此通過監(jiān)測大氣中氣溶膠物質(zhì)的分布狀況就能夠推算出大氣的污染程度。

（三）遙感技術(shù)在生態(tài)植被監(jiān)測與評價中的應用

自然生態(tài)環(huán)境的最好標志之一就是植被的生長狀況，如今隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)能夠?qū)χ脖坏娜~面積指數(shù)、合作用吸收和輻射、種類成分、化學成分等進行放射數(shù)據(jù)測定，因而遙感技術(shù)已經(jīng)成為確定一些大型植被與生物物理、生態(tài)學參量之間關(guān)聯(lián)性的一種有利工具。目前，，SPOT數(shù)據(jù)、NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)以及LANDSAT/TM數(shù)據(jù)在生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測方面的利用面非常廣，其TM數(shù)據(jù)具有覆蓋面積大、空間分辨率高的優(yōu)勢，對于植被比較敏感，NOAA數(shù)據(jù)具有成像面積大、時空分辨率高，、基本不受地理條件限制、成本低等優(yōu)勢，因而這兩項遙感技術(shù)深受人們的喜愛。通過利用遙感技術(shù)對植被生長狀況的監(jiān)測，可以為相關(guān)部門提供評價當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的依據(jù)，從而采取有效的生態(tài)環(huán)境保護措施。

結(jié)語：

綜上所述，遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與綜合評價方面發(fā)揮著越來越重要的作用，并在未來中，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，各種學科的互相融合，遙感技術(shù)定會獲得更進一步的發(fā)展，其將會為人們提供更為有利的監(jiān)測技術(shù)，保護人類社會與自然社會的和諧發(fā)展。

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