遙感應(yīng)用

遙感應(yīng)用

20世紀(jì)90年代以來(lái)，環(huán)境遙感技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣。從陸地的土地覆被變化，城市擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，土壤侵蝕與地面水污染負(fù)荷產(chǎn)生量估算，生物棲息地評(píng)價(jià)和保護(hù)，工程選址以及防護(hù)林保護(hù)規(guī)劃和建設(shè)。到水域的海洋和海岸帶生態(tài)環(huán)境變遷分析，海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質(zhì)、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)，珊瑚和紅樹(shù)林的現(xiàn)狀調(diào)查與變化監(jiān)測(cè)，堤壩的規(guī)劃與水沙平衡分析，水下地形地遙調(diào)查以及水域初級(jí)生產(chǎn)率的估算。再到大氣環(huán)境遙感中的城市熱島效應(yīng)分析，大氣污染范圍識(shí)別與定量評(píng)價(jià)，大氣氣溶膠污染特征參數(shù)化，全球水、氣和化學(xué)元素等的循環(huán)研究，全球環(huán)境變化以及重大自然災(zāi)害的評(píng)估等，幾乎覆蓋了整個(gè)地球系統(tǒng)。

一、遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

1.遙感技術(shù)在水污染監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（1）利用紅外掃描儀監(jiān)視石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高達(dá)1000萬(wàn)噸，利用多光譜航片可對(duì)海面石油污染進(jìn)行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照?qǐng)D片畫(huà)出不同油膜厚度的大致分級(jí)圖。通過(guò)彩色密度分割圖像，特別是數(shù)字密度分割圖，可以更準(zhǔn)確地判斷油量的分布情況。通過(guò)彩色密度分割可把相差零點(diǎn)零幾厚度的海面油膜區(qū)分出層次來(lái)，這有利于用航空遙感對(duì)海面油的擴(kuò)散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色，往外擴(kuò)散的油膜變薄，呈黃紫混在一起的顏色，再往外擴(kuò)散的油膜就更薄些呈紫色。通過(guò)對(duì)污染發(fā)生后各天的氣象衛(wèi)星圖像的對(duì)比分析，確定油膜的漂移方向，計(jì)算出其擴(kuò)散速度和擴(kuò)散面積。

（2）利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)水體富營(yíng)養(yǎng)化

浮游植物中的葉綠素對(duì)藍(lán)紫光和紅橙光有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)，我們就可以利用遙感技術(shù)推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區(qū)的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復(fù)合光譜，另外有機(jī)或無(wú)機(jī)顆粒物也會(huì)吸收入射光，影響水體的透明度。

（3）通過(guò)遙感技術(shù)調(diào)查廢水污染和泥沙污染

廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬(wàn)別，特征曲線上的反射峰位置和強(qiáng)度也不大一樣，可以用多光譜合成圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大，水體反射量也會(huì)相應(yīng)增加，反射峰隨之紅移，定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）應(yīng)用紅外掃描儀監(jiān)測(cè)水體熱污染

應(yīng)用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實(shí)反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調(diào)。冷水和冰輻射能量少，呈深色調(diào)。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)對(duì)熱圖像作密度分割，根據(jù)少量的同步實(shí)測(cè)水溫，畫(huà)出水體等溫線。

（5）通過(guò)遙感技術(shù)分析水域的分布變化和水體沼澤化

水體總體反射率較低，選擇1.55～1.75微米波段的多時(shí)域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時(shí)域圖像上反映為水體面積縮小，從水體向邊緣有規(guī)律變化，顯示出不同程度的植被特征。

2.遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（1）臭氧層

臭氧層位于地球上空25～30千米的平流層中，對(duì)0.3米以下紫外區(qū)的電磁波有較大吸收，可用紫外波段來(lái)測(cè)定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個(gè)吸收帶，可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計(jì)來(lái)測(cè)定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會(huì)吸收太陽(yáng)紫外線而升溫，可使用紅外波段來(lái)探測(cè)，如用7.75～13.3微米熱紅外探測(cè)器測(cè)定臭氧層的溫度變化，參照濃度與溫度的相關(guān)關(guān)系，推算出臭氧濃度的水平分布。

（2）大氣氣溶膠

利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量，工業(yè)煙霧、火災(zāi)濃煙和大規(guī)模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像，可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛(wèi)星圖可監(jiān)測(cè)沙塵運(yùn)動(dòng)，估計(jì)其運(yùn)動(dòng)速度，及時(shí)預(yù)報(bào)沙塵暴。通過(guò)衛(wèi)星資料可及早發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)，把災(zāi)害損失降到最低。大比例圖片可用來(lái)調(diào)查城市煙囪的數(shù)量和分布，還可以通過(guò)煙囪陰影的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算其大致高度。應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)影像進(jìn)行微密度分割，建立煙霧濃度與影像灰度值的相關(guān)關(guān)系，可測(cè)出煙霧濃度的等值線圖。

（3）有害氣體

彩紅外相片可監(jiān)測(cè)有毒氣體對(duì)污染源周圍樹(shù)木和農(nóng)作物的危害情況，通過(guò)植物對(duì)有害氣體的敏感性來(lái)推斷某地區(qū)大氣污染的程度和性質(zhì)。一般污染較輕的地區(qū)，植被受污染的情況不宜被人察覺(jué)，但其光譜反射率卻會(huì)明顯變化，在遙感影像上表現(xiàn)為灰度的差異。正常生長(zhǎng)的植物葉片能強(qiáng)烈反射紅外線，在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子，其葉綠素遭到破壞，對(duì)紅外線的反射能力下降，其彩紅外相片顏色發(fā)暗，如白蠟樹(shù)受污染后呈紫紅色，柳樹(shù)呈品紅色略帶藍(lán)灰色。

（4）氣候變化

美國(guó)、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛(wèi)星組成的靜止氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)晝夜不停地觀測(cè)地球的氣候變化，得到全球范圍內(nèi)的大氣參數(shù)、海洋參數(shù)、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息，對(duì)全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現(xiàn)象的研究非常重要。

3.遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理中的應(yīng)用

彩紅外遙感影像可監(jiān)測(cè)固體廢棄物引起的生態(tài)環(huán)境變化，熱紅外遙感影像可調(diào)查工業(yè)廢水和廢氣的排放情況。城市道路寬的呈帶狀和環(huán)狀，窄的呈線狀，城市廣場(chǎng)一般以塊狀藍(lán)灰色與街道緊密相連于中心地帶。居民區(qū)呈灰色，高層樓房帶有寬長(zhǎng)影，平房呈密集排列的小長(zhǎng)方塊狀。水系呈淺藍(lán)色，綠地呈紅色。從遙感圖像上獲取這些信息，對(duì)優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)有很大幫助。另外城市里的高大建筑物對(duì)太陽(yáng)輻射和其他熱輻射的吸收和釋放特性跟以土地和農(nóng)作物為主要下墊面的郊區(qū)有很大不同，利用熱紅外遙感對(duì)城市下墊面進(jìn)行分析就可以得出城市的熱島效應(yīng)。

4.應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)控生態(tài)環(huán)境

遙感影像真實(shí)記錄地貌形態(tài)特征并提供各環(huán)境參數(shù)的組合情況，根據(jù)其空間一致性和差異性進(jìn)行區(qū)域環(huán)境范圍的生態(tài)區(qū)劃。利用遙感衛(wèi)星相片還可以編制森林樹(shù)種、生長(zhǎng)狀況和森林覆蓋圖，使用計(jì)算機(jī)集群分類，精度可高達(dá)8O% 。一般野生動(dòng)物環(huán)境與森林植被關(guān)系最為密切，通過(guò)研究植物的分布與長(zhǎng)勢(shì)可大致確定動(dòng)物的活動(dòng)繁殖場(chǎng)所，從而編制森林野生動(dòng)物保護(hù)規(guī)劃。

5.利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害

遙感技術(shù)對(duì)于暴雨、水土流失、地震和山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與監(jiān)測(cè)也很有效。比如說(shuō)地震與地球活動(dòng)構(gòu)造塊體分布及其活動(dòng)方式密切相關(guān)，利用衛(wèi)星預(yù)測(cè)地震技術(shù)主要集中在電磁波輻射和電離層異常監(jiān)測(cè)、地表形變監(jiān)測(cè)、紅外輻射監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星重力監(jiān)測(cè)等方面。但由于目前技術(shù)條件的限制，地震還是不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，2008年5月的汶川大地震幾乎震碎了中國(guó)人的心，期待有一天，我們中國(guó)人能通過(guò)遙感技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震災(zāi)害，今天的悲劇永遠(yuǎn)不要發(fā)生了。

二、遙感在土地資源中的應(yīng)用

遙感技術(shù)是土地資源狀況調(diào)查評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段。隨著遙感技術(shù)在空間識(shí)別、地物波譜識(shí)別和變化時(shí)間識(shí)別方面能力的提高，土地遙感正在成為遙感科學(xué)的重要分支。

我國(guó)歷來(lái)對(duì)國(guó)土資源十分重視，特別是自國(guó)土資源部成立以來(lái)，非常重視土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，從1999年開(kāi)始，遙感監(jiān)測(cè)工作作為國(guó)土資源大調(diào)查的重要組成部分，連續(xù)16年，每年開(kāi)展對(duì)全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)的遙感監(jiān)測(cè)。

土地遙感的應(yīng)用領(lǐng)域包括：監(jiān)測(cè)建設(shè)用地變化趨勢(shì)、布局及規(guī)模；為土地資源管理提供現(xiàn)勢(shì)基礎(chǔ)資料；輔助檢查土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行情況；復(fù)核土地變更調(diào)查；輔助開(kāi)展土地變更調(diào)查；輔助開(kāi)展土地利用現(xiàn)狀圖更新；基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)；配合土地執(zhí)法檢查。

三、遙感在礦產(chǎn)資源中的應(yīng)用

不論用什么方法找礦，了解礦床形成過(guò)程和成礦原理都是非常重要的，遙感找礦也不例外。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，沉積、巖漿及變質(zhì)三大類巖石也在不停地進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在地質(zhì)構(gòu)造等作用下，可以在不同類型的巖石中，形成由各種不同的金屬礦物和非金屬礦物富集而形成的各種礦床，而遙感影像能夠真實(shí)地記錄地球表面三大類巖石的光譜與紋理特征。同時(shí)，采用遙感技術(shù)圈定各類構(gòu)造形態(tài)、色異常等現(xiàn)象，對(duì)于礦產(chǎn)調(diào)查、圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)、成礦預(yù)測(cè)也有著重要的指導(dǎo)作用。

遙感技術(shù)尋找油是通過(guò)提取遙感影像的烴類微滲漏信息來(lái)預(yù)測(cè)油區(qū)的烴類微滲漏暈以其特有的 波譜特性可以被遙感技術(shù)檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)油氣預(yù)測(cè)，這也是遙感技術(shù)直接找油的原理。

四、遙感在城市建設(shè)中的應(yīng)用

城市是一個(gè)時(shí)代經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科學(xué)和文化的匯聚點(diǎn)，在全面建設(shè)小康社會(huì)中，我國(guó)城市化速度還將加快。遙感在城市建設(shè)中應(yīng)用主要為以下三個(gè)方面：城市景觀結(jié)構(gòu)調(diào)查。土地是城市賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，城市遙感首先就是調(diào)查城市土地利用狀況，提供工商業(yè)、文化、交通、綠地和水體的分布和面積；城市道路規(guī)劃與交通環(huán)境分析。低空航空攝影對(duì)全市車流的瞬時(shí)調(diào)查，就可以幾乎同時(shí)測(cè)出各個(gè)路段和交叉路口的機(jī)動(dòng)車和自行車的車流密度，編繪出主要道路交叉口的車流量圖，既簡(jiǎn)便易行，又準(zhǔn)確可靠，在交通管理、道路拓寬和過(guò)街橋、立交橋選址等方面，都能夠發(fā)揮作用；城市環(huán)境污染調(diào)查。受污染損害的植物，葉片葉綠素降低，在彩色紅外像片上紅的成分減少，污染程度通過(guò)影像色調(diào)的變化被記錄下來(lái)，再參考樹(shù)木缺株、形態(tài)或冠幅變小的程度，就可以繪制出分輕、中、重三級(jí)的污染程度。

五、遙感在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用

海洋遙感是指以海洋及海岸帶作為監(jiān)測(cè)、研究對(duì)象的遙感，包括物理海洋學(xué)遙感、生物海洋學(xué)、化學(xué)海洋學(xué)遙感與海水監(jiān)測(cè)、海洋污染監(jiān)測(cè)等。海洋遙感大幅度提升了海洋調(diào)查技術(shù)水平，與其余調(diào)查手段相比，具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。如：不受惡劣自然條件的限制、拓展了海洋調(diào)查的廣度、能夠?qū)崟r(shí)長(zhǎng)效的進(jìn)行檢測(cè)、龐大的信息獲取量以及應(yīng)用范圍的多樣性。

六、遙感在氣象中的應(yīng)用

氣象衛(wèi)星的出現(xiàn)，為人類自上而下觀測(cè)大氣層和地表、生態(tài)的變化提供了一種新型可靠的手段，由此應(yīng)運(yùn)而生的衛(wèi)星氣象成為大氣科學(xué)發(fā)展史上又一新的里程碑。氣象遙感的研究?jī)?nèi)容主要包括兩個(gè)方面：一是尋找從衛(wèi)星上探測(cè)和獲取大氣中主要?dú)庀笠睾痛髿猬F(xiàn)象的理論和方法；二是研究衛(wèi)星資料的處理技術(shù)和使用方法。例如利用紅外通道和可見(jiàn)光通道中對(duì)比，可以很好解決大霧區(qū)、中高云區(qū)及地表的區(qū)分問(wèn)題，區(qū)別出哪些是霧，哪些是云，哪些是裸露地表，此外利用遙感還可以對(duì)沙塵暴有很好的監(jiān)控作用。

七、遙感在地質(zhì)災(zāi)害管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的獲取災(zāi)害損失評(píng)估信息方法主要依靠地面調(diào)查以及歷史資料，耗費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且因資料更新滯后，不能及時(shí)的體現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害管理的作用。隨著遙感技術(shù)及其他相關(guān)高新技術(shù)的高速發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查正處于逐步推廣的階段。衛(wèi)星遙感技術(shù)的宏觀性、全天候和全天時(shí)以及周期性，為地質(zhì)災(zāi)害的研究提供了強(qiáng)有力的手段，并逐漸成為地球?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程中的主要技術(shù)。遙感技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害管理的整個(gè)過(guò)程。在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估的四個(gè)階段中，均能夠及時(shí)準(zhǔn)確的提供調(diào)查、評(píng)估、預(yù)警，為地質(zhì)災(zāi)害管理工作的開(kāi)展提供依據(jù)。

八、遙感在考古中的應(yīng)用

考古工作，是探索人類文明發(fā)展的重要手段。隨著考古研究工作的擴(kuò)展，考古學(xué)家們從了解個(gè)別的考古遺址文化上升到對(duì)某一地區(qū)、某一國(guó)家，或者是更大范圍的一個(gè)時(shí)空去認(rèn)識(shí)人類文明的發(fā)展，這就需要考察更大的范圍與空間，僅依靠地面的考古資料就顯得不足，而且也很難使資料收集得完整，利用肉眼去觀察分析考古遺跡現(xiàn)象受時(shí)間、地點(diǎn)、氣候、光照等諸多因素影響，具有很大的局限性。而高分辨率遙感圖像、航拍像片的分辨率均可達(dá)到1m左右，同時(shí)可全球、全天候覆蓋，加上特殊信號(hào)可以穿透地表，開(kāi)展更加精確探測(cè)的探測(cè)工作，這些先進(jìn)技術(shù)在考古研究、文物保護(hù)管理上可起到?jīng)Q定性的作用。

從考古的角度來(lái)看，人類遺產(chǎn)的挖掘是繼承和弘揚(yáng)古代文明的重要途經(jīng)。利用遙感技術(shù)開(kāi)展古遺址尋找、普查研究是最為有效的手段。遙感信息古遺址研究不僅可以填補(bǔ)或充實(shí)人類文明歷史，而且對(duì)研究古代地緣政治，確定歷史時(shí)期的軍事和疆域爭(zhēng)議十分重要，且將大大提高田野考古的效率和質(zhì)量，把我國(guó)的考古學(xué)提高到一個(gè)新的高度。