環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的探討

李軍芳

摘 要：環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，對(duì)污染體監(jiān)測(cè)是進(jìn)行污染源控制、污染治理和環(huán)境規(guī)劃管理的技術(shù)支撐。傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)方法由于受到自然條件和時(shí)空等因素限制，具有一定的局限性。隨著遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步，遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也越來越多。本文主要對(duì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的意義、應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用；水環(huán)境監(jiān)測(cè)；大氣環(huán)境

1 環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的意義

環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)是天地一體化環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。具有大范圍、快速、動(dòng)態(tài)、客觀等技術(shù)特長(zhǎng)，是地面環(huán)境監(jiān)測(cè)的有效補(bǔ)充。可推動(dòng)我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)由點(diǎn)上向面上發(fā)展、由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)發(fā)展、由平面向立體發(fā)展。

《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》在“基本原則”中提出要依靠科技創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步，強(qiáng)化衛(wèi)星遙感等高新技術(shù)應(yīng)用，這說明黨中央、國(guó)務(wù)院已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到了環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的重要性。要求必須肯定環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)發(fā)揮的重要作用。且指出今后環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與應(yīng)用不僅要成為環(huán)境管理的“眼睛”，而且要成為環(huán)境決策的“大腦”。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用

1、水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

（1）水體富營(yíng)養(yǎng)化遙感監(jiān)測(cè)

水中葉綠素濃度是浮游生物分布的指標(biāo)，也是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因子，其中以葉綠素a尤為突出。通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)葉綠素生物量等數(shù)據(jù)的采樣，利用采樣數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)反映的水體綠度指數(shù)建立起遙感回歸模型，得出水體中葉綠素及生物量的空間分布信息，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化的目的。

用遙感方法估算水體葉綠素濃度，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)做了大量的工作。美國(guó)密歇根州R.G.Lnthrop等舊。利用Landsat一5衛(wèi)星專題制圖儀（TM）數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)了格林灣和中央湖水質(zhì)的情況。近年來，國(guó)內(nèi)外已開始重視采用高光譜遙感技術(shù)分析水體的波譜特征。疏小舟等利用我國(guó)自行研制的航空成像光譜儀（OMIS一Ⅱ）在太湖地區(qū)進(jìn)行地表水質(zhì)遙感實(shí)驗(yàn)，初步研究結(jié)果表明，應(yīng)用OMIs一Ⅱ光譜儀進(jìn)行遙感能夠提高藻類葉綠素的定量監(jiān)測(cè)精度。P.Flink等n訓(xùn)利用主成分分析方法從瑞典的兩個(gè)湖泊得到小型機(jī)載成像光譜儀（CASI）數(shù)據(jù)，繪制了葉綠素的濃度圖，同時(shí)也指出了葉綠素監(jiān)測(cè)的最佳波段位置和波段寬度。

（2）懸浮固體遙感監(jiān)測(cè)

水中懸浮固體（ss）含量是水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。SS不僅可以作為水體污染物的示蹤劑，其含沙量的多少還直接影響水體的透明度、水色等光學(xué)性質(zhì)。一般來說，對(duì)可見光遙感而言，0.58～0.68um對(duì)不同泥沙濃度出現(xiàn)輻射峰值，即對(duì)水中泥沙反應(yīng)最敏感，是遙感監(jiān)測(cè)水中懸浮物質(zhì)的最佳波段，被陸地衛(wèi)星、NOAA、風(fēng)云氣象衛(wèi)星及海洋衛(wèi)星選擇。在實(shí)際監(jiān)測(cè)當(dāng)中，往往選擇與懸浮物質(zhì)濃度相關(guān)性好的波段，結(jié)合實(shí)測(cè)懸浮物質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而建立特定波段輻射值與懸浮固體濃度之間的關(guān)系模型，然后對(duì)該波段輻射進(jìn)行反演，得出懸浮固體的濃度。

（3）油污染遙感監(jiān)測(cè)

遙感監(jiān)測(cè)石油污染不僅能夠發(fā)現(xiàn)污染源、確定污染的區(qū)域范圍和估算石油的含量，而且通過連續(xù)監(jiān)測(cè)，能夠得到溢油的擴(kuò)散方向和速度，預(yù)測(cè)將會(huì)影響的區(qū)域。在2002年“威望”輪溢油事故中，歐洲空間局利用其ERS-2Envisat-1兩顆衛(wèi)星對(duì)西班牙加利西省附近海域進(jìn)行連續(xù)的溢油監(jiān)測(cè)，克服了天氣條件的影響，為溢油應(yīng)急反應(yīng)決策提供了重要的技術(shù)支持。

（4）熱污染遙感監(jiān)測(cè)

由于人類活動(dòng)向水體排放的“廢熱”引起環(huán)境水體的增溫效應(yīng)而產(chǎn)生的污染稱之為水體熱污染。水體熱污染可直接影響到水生生物的多樣性，導(dǎo)致局部生態(tài)系統(tǒng)的破壞，從而影響人類的生產(chǎn)生活。遙感監(jiān)測(cè)水體熱污染是一種有效的宏觀監(jiān)測(cè)手段，目前主要的探測(cè)方法有熱紅外遙感和微波遙感。

2、大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

第一，臭氧層監(jiān)測(cè)。臭氧對(duì)低于0.3微米紫外區(qū)電磁波具有較高的吸收能力，基于此，臭氧層臭氧含量多少的測(cè)定可通過紫外波段進(jìn)行。吸收帶在2.74毫米位置，應(yīng)選用11083MH2頻率的地面微波輻射計(jì)與射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行大氣中臭氧垂直分布的監(jiān)測(cè)，如大氣臭氧不斷增加其含量，將導(dǎo)致溫度不斷上升，這種情況下，可選用紅外波段進(jìn)行大氣臭氧層監(jiān)測(cè)。

第二，監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠。大氣氣溶膠一般是指煙、霧、塵等。這些大氣氣溶膠的形成往往是因?yàn)榛鹕奖l(fā)、火災(zāi)及工業(yè)廢氣等。污染物位置及范圍的確定可以直接通過遙感圖像進(jìn)行分析，同時(shí)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)時(shí)可遵循其位移情況及發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析。如漂浮于低空的塵埃，可利用對(duì)植物受害程度的監(jiān)測(cè)進(jìn)行間接研究。

第三，監(jiān)測(cè)有害氣體。二氧化硫氟化物等有害氣體在人為、自然條件下產(chǎn)生，這些有害氣體對(duì)生物肌體將造成嚴(yán)重的危害，一般選用間接解譯標(biāo)志進(jìn)行，受污染后植被反射紅外線的能力將有所降低，與正常植被相比，受污染后植被的顏色、紋理與動(dòng)態(tài)標(biāo)志都發(fā)生了極大的改變，如彩紅外圖象顏色會(huì)變暗，樹木郁閉度降低等，通過這些特性可以對(duì)污染情況進(jìn)行間接分析。

第四，監(jiān)測(cè)城市熱島效應(yīng)。城市熱島效應(yīng)是由于城市人口密集、產(chǎn)業(yè)集中，進(jìn)行形成了市區(qū)溫度比郊區(qū)溫度高的小氣候情況。這種現(xiàn)象屬于大氣熱污染氣候，一般對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式都會(huì)選用流動(dòng)觀測(cè)結(jié)合定點(diǎn)觀測(cè)的方式。但這種方式具有較高的成本、其監(jiān)測(cè)范圍較小，同時(shí)很容易受到各種因素的影響，其極限性較大。遙感技術(shù)在城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，不僅提高了監(jiān)測(cè)的精確度，還降低了成本。并實(shí)現(xiàn)了定性到定量、靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了較大范圍同步監(jiān)測(cè)，同時(shí)可以對(duì)城市熱島效應(yīng)內(nèi)部熱信息的區(qū)別進(jìn)行提取與分析。

3、土地環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

目前不斷出現(xiàn)環(huán)境變化問題，如全球碳循環(huán)的量化與氣候變化的生物反饋，要求數(shù)據(jù)對(duì)大面積土地覆蓋特點(diǎn)進(jìn)行描述，遙感技術(shù)主要以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，是一個(gè)強(qiáng)大的制作陸地覆蓋圖工具，通過光譜的差別對(duì)土地覆蓋類型進(jìn)行分類。從上個(gè)世紀(jì)80年代起，在全球變化、可持續(xù)發(fā)展中遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用。作為全球變化研究項(xiàng)目的重要組成部分，土地利用與土地覆蓋研究在遙感技術(shù)的應(yīng)用下取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

作為環(huán)境的主要組成成分，植被可以對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行反映，還是解譯土壤、水文等因素的標(biāo)志。在大型植被、生物物理及生態(tài)學(xué)參量研究、估算中遙感技術(shù)的應(yīng)用十分有利。應(yīng)用遙感圖像可以進(jìn)行臨時(shí)分析，同時(shí)還可以將附近地區(qū)全面的數(shù)據(jù)提供給相關(guān)部門，隨著遙感技術(shù)水平的提升，可以有效提高植被指標(biāo)的準(zhǔn)確度，如葉面積指數(shù)、單位面積等。

按照氣候、可燃物積累及含水量等因素，促使衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)，可以對(duì)森林火災(zāi)可能發(fā)生的區(qū)域、時(shí)段及等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，這樣可以對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的損失降到最低，并能第一時(shí)間選用行之有效的措施進(jìn)行有效處理。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，遙感技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)之一，其監(jiān)測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確，對(duì)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵性的作用。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)對(duì)國(guó)際資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行充分利用，加大我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的應(yīng)用力度，完善環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，為人類的發(fā)展及美化環(huán)境提供一份可靠的保障。

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