廣東省城市大氣污染定量遙感監(jiān)測方法探析

戴銘東

（龍川縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站廣東河源517300）

廣東省城市大氣污染定量遙感監(jiān)測方法探析

戴銘東

（龍川縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站廣東河源517300）

隨著廣東省經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及能源消費(fèi)需求增加，大氣污染問題日益嚴(yán)重，雖然廣東省采取了一系列措施防治大氣污染，并對現(xiàn)有用能設(shè)備進(jìn)行改造升級，但是大氣污染問題仍然沒有從根本上得到解決。大氣污染監(jiān)測可以為污染防治問題提供科學(xué)依據(jù)，但是常規(guī)監(jiān)測方法的諸多缺陷卻嚴(yán)重限制了大氣污染監(jiān)測范圍擴(kuò)大及大氣污染信息的動態(tài)獲取，而定量遙感監(jiān)測方法卻可以對大氣污染問題進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)分析，從而為大氣污染防治措施的制定提供科學(xué)指導(dǎo)。

廣東省；大氣污染；定量遙感監(jiān)測

廣東省是一個經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的沿海城市，雖然經(jīng)濟(jì)的增長提升了人們的生活品質(zhì)，但是大氣污染問題卻使人們的生活環(huán)境逐漸惡化，燃煤、汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)等所產(chǎn)生的大氣污染物嚴(yán)重危害著人們的身體健康，自20世紀(jì)我國將環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)基本國策推廣以來，廣東省先后頒布了一系列的規(guī)劃政策，包括《廣東省環(huán)保規(guī)劃》《廣東省藍(lán)天工程計劃》等，同時對大型用能設(shè)備進(jìn)行了脫硫改造和限制使用，這些政策方法使廣東省總體環(huán)境質(zhì)量有所改善，但是并未從根本上解決大氣污染問題，廣東省當(dāng)前的大氣污染問題不容樂觀，急需從多個方面加以防治。

1　城市大氣污染定量遙感監(jiān)測理論基礎(chǔ)

珠江三角洲地區(qū)尤其是廣東省的環(huán)境污染已成為嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主重要因素之一，借助衛(wèi)星遙感技術(shù)可以獲取大范圍內(nèi)的大氣綜合信息，從而幫助人們了解大氣污染物的空間分布狀況，從而避免大氣污染分析中產(chǎn)生時空誤差?？梢哉f，借助衛(wèi)星遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大氣污染的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，其在廣東省乃至全國大氣污染監(jiān)測中都具有廣闊的發(fā)展前景。在大氣污染監(jiān)測所獲得的諸多數(shù)據(jù)信息中，大氣污染信息是疊加于多種地面信息之上的，因此，常規(guī)監(jiān)測方法很難獲取有效的大氣污染信息[1]。目前定量遙感監(jiān)測只能在地物上進(jìn)行，而且限于水體等反射率較低的地物，針對這些地物的定量遙感監(jiān)測可以獲取大氣分子及氣溶膠散射信息，Y.J.Kaufman[2]等參照地物監(jiān)測方法研究了大比例尺大氣污染分布，由于城市監(jiān)測對象具有分布不連續(xù)的特點(diǎn)，因此只能獲得低分辨率的監(jiān)測結(jié)果，為此，可以借助信息分解方法來定量獲取城市大氣污染氣溶膠信息，將氣溶膠信息自地物中分解出來，得到高分辨率的氣溶膠空間分布結(jié)果。

2　廣東省大氣污染定量遙感監(jiān)測方法--遙感反演

2.1遙感反演理論概述

大氣污染的定量遙感監(jiān)測主要是通過遙感反演來實(shí)現(xiàn)的。大氣輻射特征會因大氣氣溶膠的散射、吸收等過程產(chǎn)生一系列的變化，此時衛(wèi)星所探測到的輻射信號也會發(fā)生相應(yīng)的變化，當(dāng)?shù)乇矸瓷渎?、散射吸收作用一定時，就可以借助衛(wèi)星遙感的光譜特征反演來得到大氣氣溶膠光學(xué)特征[3]。氣溶膠反射率的影響因素包括地表反射率、大氣分子、大氣溫度等，那么在地表類型一定的前提下，如果對其他影響因素進(jìn)行校正即可使衛(wèi)星通道輻射率統(tǒng)一，從而建立大氣氣溶膠光學(xué)厚度與反射率經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停@一過程也就是遙感反演，城市氣溶膠光學(xué)厚度反演可以通過建立反演經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠韺?shí)現(xiàn)研究目的。

2.2遙感反演工作流程

廣東省大氣污染信息的遙感反演工作流程為：借助污染氣體廣譜測試結(jié)果、典型地物廣譜測試結(jié)果、混合地物廣譜測試結(jié)果構(gòu)建象元信息組成模型，借助TM衛(wèi)星數(shù)據(jù)及MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正和反射率響應(yīng)配準(zhǔn)，通過模型與配準(zhǔn)結(jié)果得出地面污染測量數(shù)據(jù)及廣東省大氣污染信息，采用象元信息組成模型進(jìn)行精度檢驗(yàn)，檢測合格可作為參考結(jié)果。

2.3遙感反演結(jié)果分析

通過上述遙感反演流程可以得到廣東省大氣污染區(qū)域分布情況，通過與一般的大氣污染分布規(guī)律進(jìn)行對比分析可以對遙感反演結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性進(jìn)行定性分析。從遙感反演結(jié)果可以看出，其與廣東省大氣污染實(shí)際情況基本一致，污染主要分布在大型工廠、密集城區(qū)及繁忙交通上。由于大氣污染氣體具有擴(kuò)散的特點(diǎn)，因此大氣污染物來源有原地和異地之分，兩種大氣污染物濃度是有顯著區(qū)別的，但是從整體角度上分析，綜合污染濃度與整層大氣污染物的氣溶膠濃度遙感值具有極高的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均＞0.76，SO2的原地污染樣本與遙感監(jiān)測相關(guān)性較低，但是異地污染樣本與遙感監(jiān)測相關(guān)性較高。通過上述遙感反演結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)廣東省大氣污染分布概況，從MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取的污染物分布圖像上也可以清楚的了解廣東省大氣污染現(xiàn)狀，多個觀測點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果顯示潮州、汕頭的污染面積較大，茂名、韶關(guān)等工業(yè)較為發(fā)達(dá)的地級市污染面積次之，一般縣級市的污染面積緊隨其后。

3　結(jié)語

本文主要分析了廣東省大氣污染遙感定量監(jiān)測的方法并進(jìn)行了相關(guān)性檢驗(yàn)，遙感反演是進(jìn)行大氣污染遙感定量監(jiān)測的主要途徑，遙感反演結(jié)果顯示廣東省的大氣污染問題比較嚴(yán)重，而且不同級別城鎮(zhèn)的污染面積存在明顯不同，監(jiān)測結(jié)果基本符合實(shí)際情況，表明遙感定量監(jiān)測在廣東省大氣污染監(jiān)測中具有較高的可行性和可靠性。

[1]潘月云,李楠,鄭君瑜,等.廣東省人為源大氣污染物排放清單及特征研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2015,09:2655-2669.

[2]丁宇,李貴才,路旭,等.空間異質(zhì)性及綠色空間對大氣污染的削減效應(yīng)——以大珠江三角州為例[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2011,11: 1415-1421.

[3]陳輝,厲青,王中挺,等.利用MODIS資料監(jiān)測京津冀地區(qū)近地面PM2.5方法研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報,2014,05:27-37.