遙感技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用

李秀華

山東省濟寧市汶上縣環(huán)境保護局

遙感技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用

李秀華

山東省濟寧市汶上縣環(huán)境保護局

基于遙感技術(shù)開展環(huán)境監(jiān)測，是一種快速、高效、經(jīng)濟的辦法，有助于突破傳統(tǒng)手工監(jiān)測的局限性，有效地提高環(huán)境監(jiān)測的能力。隨著我國衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，其在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的優(yōu)勢將進一步得到體現(xiàn)，運用前景將更加廣闊。但是，遙感監(jiān)測并不是全能的，依然有很多的污染因子基于各種原因無法通過遙感技術(shù)直接進行監(jiān)測，環(huán)境遙感監(jiān)測還不能夠完全取代常規(guī)監(jiān)測手段，在實際運用中，只有將手工監(jiān)測與遙感監(jiān)測相結(jié)合，整合其各自的優(yōu)勢，才能夠更好地為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)管、環(huán)境保護服務(wù)。鑒于此，本文主要分析遙感技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用。

遙感技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

1 、遙感技術(shù)概述

遙感又被稱之為RS，它是“3S”技術(shù)的重要組成部分之一，該技術(shù)歸屬于邊緣科學(xué)的范疇，作為一項探測技術(shù)，RS具有先進性和實用性的特點，正因如此，使其在諸多領(lǐng)域中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。航攝是RS技術(shù)的基礎(chǔ)，其最早出現(xiàn)在20世紀60年代初期，在當時該技術(shù)被稱為航空遙感，當首顆陸地衛(wèi)星成功升天之后，航天遙感的時代隨之正式開啟。自RS技術(shù)出現(xiàn)至今，其經(jīng)歷了50年的發(fā)展，如今，RS技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并在很多領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用，如農(nóng)林、水文、氣象、環(huán)保、國防等，隨著科技水平的不斷進步，相信在未來RS技術(shù)將會進入一個高速的發(fā)展階段，遙感圖像的空間、時間以及光譜的分辨率都將會有極大程度的提升，在與“3S”技術(shù)中其它2項技術(shù)的相互滲透，將會使RS的應(yīng)用范圍進一步擴大。

2 、遙感技術(shù)及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用

2.1 水環(huán)境的遙感監(jiān)測

(1)濁度監(jiān)測。水體雖然與地物的本質(zhì)有所區(qū)別，但2者之間卻有著一個共同點，即光譜反射特征，基于這一前提，可以通過RS技術(shù)，對水體在光譜影像中的差異來判定水體的污染變化，水體的渾濁度是其污染之后所呈現(xiàn)出來的一個基本特征，相關(guān)研究結(jié)果表明：當水體中浮游物的數(shù)量增加時，與之相應(yīng)的光譜衰減系數(shù)也會隨之增大，同時，渾濁水體中的泥沙濃度增大后，入射光的散射深度會有所變淺，水體的發(fā)射率則會升高，據(jù)此便可準確判定出水體是否被污染。

(2)海洋監(jiān)測。在人類生存的地球上，海洋的面積約占整個地球表面積的71%，其余的29%是陸地面積，由此使得海洋成為地球環(huán)境中重要的組成部分之一，為了有效防止海洋環(huán)境遭到污染和破壞，必須加大對其的監(jiān)測力度。自美國向太空成功發(fā)射第1顆海洋衛(wèi)星后，正式拉開了海洋環(huán)境遙感監(jiān)測的序幕。由于海洋中有著各種各樣的資源，人類在對海洋資源進行開發(fā)利用的過程中，對海洋的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，海水的污染程度日益加重，致使環(huán)境質(zhì)量隨之下降。RS技術(shù)在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，主要是以反射光譜特征作為前提，由于海洋上方的空間基本沒有任何障礙物，加之RS技術(shù)具有較大的監(jiān)測視線，從而可以對海洋中水體的大范圍擴散情況進行監(jiān)測，同時還可以探測出污染物的排放原因，為海洋環(huán)境治理提供了充足的依據(jù)。此外，海洋中有著極為豐富的石油資源，在對石油進行開采的過程中，不可避免地會造成海水污染，借助R S技術(shù)能夠?qū)Ｋ械氖臀廴厩闆r進行調(diào)查分析，并準確確定石油污染區(qū)域的范圍，同時，還能估算出污染區(qū)內(nèi)水體當中的石油含量。海水與石油在光譜特性上有著極為明顯的區(qū)別，因此，可在某個特定的光譜段上將石油與海水區(qū)分開，可采用微波輻射法對海洋環(huán)境中的石油污染進行監(jiān)測。

(3)城市污水監(jiān)測。目前，我國的城市發(fā)展速度變得越來越快，這不但推動了工業(yè)的快速發(fā)展，而且也使得城市中的人口數(shù)量激增，在這一背景下，城市的生活污水和工業(yè)廢水的排放量大幅度增多。由于此類水體當中含有一定的有機污染物，其在分解的過程中會消耗大量的O2，隨之會產(chǎn)生出較高的COD和BOD5，水體也會變黑，并散發(fā)出非常難聞的臭味。通過運用RS技術(shù)中的紅外傳感器，可以有效采集到水體當中所含物質(zhì)的紅外輻射光譜，由此便可獲悉水污染的程度及具體情況。

2.2 大氣環(huán)境的遙感監(jiān)測

(1)對大氣成分的遙感監(jiān)測。為全面了解大氣環(huán)境變化，需要相關(guān)人員能全面掌握大氣的相關(guān)內(nèi)容，進而根據(jù)其中的變化判斷大氣質(zhì)量。通過環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)，技術(shù)人員能夠收集臭氧總量、反應(yīng)性氣體總量、大氣干濕沉降現(xiàn)象變化等基礎(chǔ)參數(shù)，進而了解當前一段時間內(nèi)目標地區(qū)大氣環(huán)境的整體變化情況。以當前備受關(guān)注的霧霾為例，通過遙感技術(shù)，技術(shù)人員能隨時監(jiān)測霧霾密度、范圍等基礎(chǔ)資料，再與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)進行比對，判斷未來一段時間內(nèi)霧霾的變化情況，為人們出行提供必要指導(dǎo)。

(2)對臭氧環(huán)境的監(jiān)測。臭氧是地球的保護傘，但近幾十年來地球臭氧層破壞嚴重，已經(jīng)成為不可忽視的環(huán)境問題。在環(huán)境遙感技術(shù)的支持下，我國技術(shù)人員可以有效測量不同高度的臭氧分布情況，了解在平流層、對流層、熱層等不同氣層中的臭氧分布情況，進而制作臭氧模型，為相關(guān)人員提供了更加真實的臭氧分布資料，有助于開展臭氧保護工作。

2.3 遙城市環(huán)境監(jiān)測

遙感技術(shù)在城市中的應(yīng)用主要有城市熱島效應(yīng)分析，城市時空變化分析，城市綠化面積分析，城市大氣污染情況分析，城市土地利用情況分析等，主要利用TM圖像來實現(xiàn)對城市溫度，植被覆蓋率等指數(shù)的策略和比較分析，不同時的TM圖像可以清晰地看出城市的綠化面積，耕種面積，建筑面積的變化，數(shù)據(jù)分析能夠得出城市建筑的密度和合理性，市區(qū)道路的幾何距離，綠化情況，垃圾處理區(qū)的分布，地表水的污染情況，更能定量分析城市的綜合環(huán)境質(zhì)量，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的關(guān)系，最后能夠得出城市進一步合理規(guī)劃和發(fā)展的建議。對于城市而言，垃圾處理是一個重要的城市功能，固體廢棄物的光譜反應(yīng)也是不一樣的，遙感技術(shù)可以分辨出建筑垃圾，工業(yè)垃圾等各種類型的垃圾，給城市綠化帶來方便，能夠迅速找到大量固體污染物的地域，減輕城市清潔人員的勞動力度。

3 、遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中的不足和展望

目前人們對于環(huán)境問題越來越關(guān)注，北京等大中城市已經(jīng)出現(xiàn)嚴重霧霾天氣，嚴重影響人們的生活和健康。環(huán)境監(jiān)測是預(yù)防環(huán)境惡化和保護環(huán)境的重要手段，人們也開始使用遙感技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，幫助人們獲取相關(guān)重要信息，用以建設(shè)，空氣質(zhì)量發(fā)布等。而遙感數(shù)據(jù)量十分龐大，每個采集地每天都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，除了數(shù)據(jù)的存儲之外，數(shù)據(jù)的分析，處理和挖掘方法也是缺乏的，人們?nèi)绾未罅繑?shù)據(jù)中分析出一些有利于改變環(huán)境狀況的信息是最為關(guān)鍵的問題。

未來一段時間，大數(shù)據(jù)的發(fā)展必將帶來遙感技術(shù)的進一步發(fā)展，人們對于大量數(shù)據(jù)的處理能力會增強，機器學(xué)習的發(fā)展必將增加許多分析數(shù)據(jù)的方法，人們通過數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和學(xué)習能夠給環(huán)境帶來改善。主要變化首先反映在數(shù)據(jù)共享中，遙感技術(shù)依賴于衛(wèi)星通信，而一個國家的地理衛(wèi)星是有限的，需要各個國家充分利用衛(wèi)星資源，數(shù)據(jù)共享，建立全球的遙感測度系統(tǒng)，幫助貧窮國家開發(fā)地理環(huán)境和保護相關(guān)資源，我國也應(yīng)該開展與其他發(fā)達國家的深度合作，大力發(fā)展我國的遙感環(huán)境監(jiān)測體系，與其他國家建立溝通，交流和合作的平臺。環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，除了遙感技術(shù)，還有全球定位系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，應(yīng)該結(jié)合這些技術(shù)共同保護地理環(huán)境，另外隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，全國性的監(jiān)測體系建立不再是夢想，越來越多的監(jiān)控點會更為簡單和迅速地建立，監(jiān)測的準確性和范圍會大大增加。

總之，隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益變得嚴重，突發(fā)性環(huán)境污染事故時有發(fā)生，環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境污染的管理決策提供重要數(shù)據(jù)依據(jù)，在環(huán)境治理發(fā)揮著不可替代的作用。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)受制于自然條件和時空等因素的影響，具有一定的局限，僅依靠現(xiàn)有的監(jiān)測臺和傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)無法滿足宏觀、動態(tài)、連續(xù)、及時的污染監(jiān)測和預(yù)測要求。遙感的高時間、空間和光譜分辨率恰好能夠適應(yīng)當下的監(jiān)測要求，伴隨遙感技術(shù)的不斷進步，其在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的運用也運來越廣泛。

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