遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究

【摘 ?要】環(huán)境監(jiān)測作為控制和治理環(huán)境污染的主要手段之一，在當(dāng)前環(huán)境污染緊張的局勢下，發(fā)揮著不可替代的作用。遙感技術(shù)是一門綜合性探測技術(shù)，具有感測范圍大，獲取的信息量廣、效率高，手段多、技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)，遙感以其先進(jìn)的技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文主要分析了遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】遙感技術(shù);生態(tài)環(huán)境監(jiān)測;優(yōu)勢;應(yīng)用;

隨著我國大氣、水等環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，對生態(tài)環(huán)境的檢測手段的使用將變得非常必要。遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)手工監(jiān)測方法的局限，實(shí)現(xiàn)了時間和空間轉(zhuǎn)移，從野外監(jiān)測轉(zhuǎn)入室內(nèi)監(jiān)測，憑借其時效性強(qiáng)，信息量大，數(shù)據(jù)客觀真實(shí)，可比性好等優(yōu)勢，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用和長足發(fā)展。筆者從遙感技術(shù)的概念、優(yōu)勢分析入手，探討了遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境中的監(jiān)測流程，分析了遙感技術(shù)在水污染環(huán)境、大氣污染環(huán)境、固體廢棄、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用策略。

1遙感技術(shù)概述

1.1遙感的概念

遙感技術(shù)是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，遠(yuǎn)距離不直接接觸物體而識別、測量并分析目標(biāo)物性質(zhì)的技術(shù)。它通過對地觀測裝置，利用地球上不同物體具有不同的光譜特性實(shí)現(xiàn)對地觀測，獲取有用信息。

2遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)越性

2.1感測范圍大，具有綜合、宏觀的特點(diǎn)

遙感從飛機(jī)上或人造衛(wèi)星上，居高臨下獲取的航空像片或衛(wèi)星圖像，比在地面上觀察視域范圍大得多。遙感技術(shù)能從空中大面積地進(jìn)行宏觀環(huán)境的研究，使環(huán)境監(jiān)測工作向立體監(jiān)測方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)行大范圍、立體性的環(huán)境監(jiān)測。

2.2具有獲取的信息量廣、效率高的特點(diǎn)

由于遙感技術(shù)應(yīng)用了現(xiàn)代的飛行工具，它可以高速度地獲得圖像和數(shù)據(jù)資料，因而可以大大加快環(huán)境監(jiān)測的進(jìn)程。同時近代遙感資料運(yùn)用電子光學(xué)儀器及電子計算機(jī)進(jìn)行傳導(dǎo)、接收、處理、解譯、編圖，使宏觀環(huán)境監(jiān)測工作實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，同時為環(huán)境數(shù)據(jù)模型的建立創(chuàng)造了條件。遙感所獲得的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了用常規(guī)傳統(tǒng)方法所獲得的信息量。

2.3具有手段多、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)

可適應(yīng)于人們無法進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測、地面工作難以進(jìn)行的地區(qū)，如高寒山區(qū)、原始森林、沼澤、沙漠、凍土、冰川、海洋生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測。它不僅能獲得地物可見光波段的信息，而且可以獲得紫外、紅外、微波等波段的信息。不但能用攝影方式獲得信息，而且還可以用掃描方式獲得信息。

2.4獲取信息快、更新周期短，具有動態(tài)監(jiān)測特點(diǎn)

對一個地區(qū)能反復(fù)成像，可取得最新的、精確的環(huán)境動態(tài)變化資料，周期性地對大范圍的環(huán)境動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測?？赏ㄟ^不同時相取得的資料及像片進(jìn)行對比、分析和研究地物動態(tài)變化的情況，為環(huán)境監(jiān)測以及研究分析地物發(fā)展演化規(guī)律提供基礎(chǔ)。

3遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境中的監(jiān)測流程

以某生態(tài)遙感監(jiān)測案例為主，分析遙感監(jiān)測的具體流程。該案例中，遙感技術(shù)參與了水環(huán)境監(jiān)測工作，并取得了不錯的成效。遙感技術(shù)在生態(tài)監(jiān)測中以LandsatTM5為遙感影像數(shù)據(jù)源構(gòu)建了生態(tài)監(jiān)測體系，并配合地面監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析監(jiān)測區(qū)域中生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)。遙感監(jiān)測流程如下：

3.1預(yù)處理

遙感技術(shù)監(jiān)測生態(tài)環(huán)境，最先要對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，統(tǒng)一遙感數(shù)據(jù)的規(guī)格，轉(zhuǎn)換遙感數(shù)據(jù)中的信息。遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理能解決不同時期數(shù)據(jù)的差異問題，并統(tǒng)一數(shù)據(jù)屬性，促使不同時期的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息都具有可比性。預(yù)處理把遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)歸類到同一時間段內(nèi)，以歸一化的預(yù)處理方式，借助計算機(jī)把數(shù)據(jù)構(gòu)成二維散點(diǎn)圖，分割遙感圖像，每兩幅圖像之間建立線性關(guān)系，從而分析遙感影像。一般情況下，遙感技術(shù)的預(yù)處理階段，需要實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測圖像的均一化處理，如：收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)、遙感地形圖、航片等，完成正射校正、大氣校正等過程，確保監(jiān)測預(yù)處理的高效性。

3.2動態(tài)監(jiān)測

該案例中，遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境中的動態(tài)監(jiān)測是圍繞植被覆蓋度展開的。案例中，為了獲取生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需監(jiān)測植被覆蓋度，而遙感技術(shù)能動態(tài)跟蹤監(jiān)測區(qū)內(nèi)的植被覆蓋情況。具體是利用歸一化的方法，計算出每個像元內(nèi)的植被指數(shù)，借助像元二分法來推算出每個像元的植被覆蓋度。案例中就是通過遙感技術(shù)來動態(tài)監(jiān)測生態(tài)環(huán)境中的植被覆蓋度而及時發(fā)現(xiàn)其變化情況的，如案例中：原來植被區(qū)邊界被砍伐了大量植被，實(shí)際種植沒有落實(shí)，導(dǎo)致監(jiān)測區(qū)植被數(shù)據(jù)異常，或者植物大面積枯萎而形成裸土，這些都可以通過遙感技術(shù)的動態(tài)監(jiān)測來獲取信息，以此為依據(jù)來采取相應(yīng)措施。

3.3信息評價

遙感技術(shù)能全面監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的變化，從而讓我們能準(zhǔn)確地了解生態(tài)環(huán)境狀況。生態(tài)環(huán)境中，水環(huán)境、土壤環(huán)境等均面臨著不同程度的破壞，遙感技術(shù)評價生態(tài)環(huán)境的信息時，應(yīng)以環(huán)境污染、治理方面信息為重點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，才能準(zhǔn)確評價生態(tài)環(huán)境情況。

4遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1遙感技術(shù)在水污染環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用

水質(zhì)受到污染后，其水質(zhì)反射光譜在遙感影象呈現(xiàn)的色調(diào)上存在差異，與之對應(yīng)，遙感圖像數(shù)據(jù)上計算出的灰度值也存在不同。從遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過解析呈現(xiàn)的色彩灰度值與水質(zhì)污染程度成一定對應(yīng)關(guān)系，水質(zhì)污染越嚴(yán)重，水體越暗，遙感數(shù)據(jù)其在可見光波段范圍的值越少，遙感影像顯示出灰度越暗。因此，采用遙感數(shù)據(jù)灰度值與水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果建立回歸分析評價模式，計算出相對關(guān)系值，達(dá)到定量分析水質(zhì)污染狀況。因而，遙感圖像的可見光波段能良好地反映出整體水質(zhì)情況。

4.2遙感技術(shù)在大氣污染環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用

大氣污染的遙感監(jiān)測主要包括大氣污染源分布監(jiān)測、污染物污染程度、污染物擴(kuò)散影響范圍等監(jiān)測。其研究手段采用間接解析方法，用植物受環(huán)境影響污染程度所呈現(xiàn)光譜顏色變化來間接判定大氣環(huán)境質(zhì)量。未受污染的植物葉片對紅外線反射強(qiáng)，在遙感解析出的紅外像片的彩色成像上，色澤相對鮮艷、明亮;受到污染的葉子，則與之相反，色澤相對較暗。因此，通過遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，解析成像，通過成像顏色程度進(jìn)行大氣污染源分布監(jiān)測、污染物污染程度、污染物擴(kuò)散影響范圍等的研究。遙感對大氣環(huán)境污染監(jiān)測主要在宏觀立體反應(yīng)，要獲取定量化大氣污染監(jiān)測指標(biāo)，還需結(jié)合地面常規(guī)的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析。建立一套遙感影像解析出地物波譜數(shù)據(jù)與常規(guī)大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)比對評價模式，可達(dá)到量化評價大氣污染模式。

4.3遙感術(shù)在固體廢棄物監(jiān)測中應(yīng)用

遙感技術(shù)通過圖像解析，從幾個納米級別的水平上分辨出工業(yè)、生活固體垃圾的堆放狀況，堆放點(diǎn)的分布情況，堆放點(diǎn)的面積和數(shù)量等。

4.4遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用

利用植被、土壤、水資源狀況、等作為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，根據(jù)這些指標(biāo)的在遙感成像的光譜數(shù)據(jù)建立評價模型，同時剔除大氣、地形及傳感器等干擾因素，建立地物光譜影像，獲得了地物的“真實(shí)”反射率、指標(biāo)蓋度和生物量，結(jié)合反映土壤中成分和水份的微觀監(jiān)測指標(biāo)，統(tǒng)計得到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果。

4.5遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境立體監(jiān)測

利用遙感技術(shù)對整個區(qū)域分析水質(zhì)、大氣、生態(tài)等環(huán)境污染狀況，獲取整個區(qū)域環(huán)境質(zhì)量狀況，分析其污染源所在地及其影響，評估污染程度大小，立體來評價區(qū)域整個環(huán)境質(zhì)量狀況。

4.6遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測

獲取一個區(qū)域不同年份的遙感影像，解析出每年的遙感影像數(shù)據(jù)，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立水、氣等評價模型，分析和評價區(qū)域內(nèi)時間變化的環(huán)境質(zhì)量狀況，達(dá)到環(huán)境動態(tài)監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺述遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的運(yùn)用[J].施玲麗.能源與節(jié)能.2017（11）

[2]環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用研究[J].陳王興.資源節(jié)約與環(huán)保.2014（12）

[3]淺述遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].胡玉芳.科技視界.2018（11）

[4]遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的有效應(yīng)用[J].王琳，原凌飛.科技風(fēng).2018（34）＼

作者簡介：

李軍英（1987-），河南省平頂山市人，工程碩士，長期從事測繪、遙感、地理信息、數(shù)字國土等方面工作。

（作者單位：北京中色測繪院有限公司）