遙感技術(shù)在水環(huán)境和大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李曉紅

張家口市環(huán)境監(jiān)測站

1 引言

遙感技術(shù)的本質(zhì)在于借助感應(yīng)探測設(shè)備來完成采集遙感影像的操作環(huán)節(jié)，并且對于現(xiàn)有的圖像信息數(shù)據(jù)予以詳細(xì)的分析。在此過程中，遙感技術(shù)集成了圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)與圖像分析技術(shù)，因此具有綜合性的特征。近些年以來，遙感探測技術(shù)已經(jīng)能夠被運(yùn)用于檢測各地的環(huán)境質(zhì)量狀況，尤其是涉及檢測大氣環(huán)境與水體環(huán)境等。通過運(yùn)用遙感探測的方式可以確保給出精確程度較高的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測信息失真的風(fēng)險[1]。作為環(huán)保部門對于遙感技術(shù)手段應(yīng)當(dāng)確保正確予以利用，同時還要做到結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境真實(shí)狀況來開展遙感環(huán)境監(jiān)測，體現(xiàn)遙感技術(shù)運(yùn)用于環(huán)保領(lǐng)域的重要意義。

2 遙感技術(shù)的基本特征

作為目前新興的數(shù)據(jù)監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理手段來講，遙感技術(shù)的本質(zhì)在于運(yùn)用電磁波的探測裝置來收集相應(yīng)的信息與數(shù)據(jù)，并且分析現(xiàn)有的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，在此前提下給出精確的遙感監(jiān)測結(jié)論[2]。因此可見，遙感技術(shù)具有明顯的技術(shù)集成性，其中包含感應(yīng)探測環(huán)節(jié)、集成處理環(huán)節(jié)以及信息傳輸環(huán)節(jié)。通過測查各個不同的地物維度信息，應(yīng)當(dāng)可以給出全方位的遙感探測結(jié)論，避免了探測結(jié)論的片面性與局限性。與人工進(jìn)行環(huán)境探測的方式相比，運(yùn)用電磁波探測系統(tǒng)來檢測環(huán)境信息的措施體現(xiàn)為更好的實(shí)用性。

對于現(xiàn)階段的環(huán)境監(jiān)測實(shí)踐而言，合理運(yùn)用遙感技術(shù)可以達(dá)到環(huán)境監(jiān)測成本節(jié)約、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提升以及監(jiān)測操作流程簡化的效果。在遙感探測系統(tǒng)作為支撐的前提下，運(yùn)用自動處理的方式來分析各項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，據(jù)此判斷當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的環(huán)境污染風(fēng)險。并且在傳輸環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)時，運(yùn)用傳感器設(shè)備可以達(dá)到縮短數(shù)據(jù)傳輸時間的效果，經(jīng)過信息篩選然后歸納得出精確的環(huán)境監(jiān)測結(jié)論。近些年來，環(huán)境監(jiān)測部門對于紅外攝影技術(shù)、可見光攝影技術(shù)與光譜掃描技術(shù)都已經(jīng)能夠運(yùn)用于開展環(huán)境監(jiān)測操作。

3 目前在監(jiān)測大氣環(huán)境與水環(huán)境中運(yùn)用遙感技術(shù)的要點(diǎn)

大氣環(huán)境與水體環(huán)境都構(gòu)成了目前開展環(huán)境監(jiān)測的核心要點(diǎn)。從環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀來看，作為環(huán)境監(jiān)測部門對于全新環(huán)境監(jiān)測手段應(yīng)當(dāng)做到合理引進(jìn)，確保及時監(jiān)測大氣環(huán)境以及水體環(huán)境遭受污染的狀況，然后據(jù)此給出相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)決策。在此前提下，現(xiàn)階段關(guān)于運(yùn)用遙感技術(shù)來監(jiān)測大氣與水體環(huán)境主要應(yīng)當(dāng)包含如下要點(diǎn)：

3.1 關(guān)于監(jiān)測水體環(huán)境污染

面臨工業(yè)化進(jìn)程顯著加快的現(xiàn)狀，很多城市地區(qū)都著眼于處理遭受污染的城市水體環(huán)境。探析水體環(huán)境遭受污染的根源，主要在于包含有機(jī)物成分的化工廢水匯入城市河道或者城市的其他水體，從而造成了程度比較明顯的城市水體環(huán)境污染。在情況嚴(yán)重時，逐漸惡化的城市水體環(huán)境還會威脅到城市居民的日常飲水安全，增大了居民飲水安全風(fēng)險。具體在監(jiān)測城市水體環(huán)境的過程中，運(yùn)用遙感監(jiān)測手段的基本要點(diǎn)在于實(shí)時測查目前的水體污染物特征，通過獲取光譜數(shù)據(jù)的方式來判斷懸浮物在城市水體中的比例，進(jìn)而達(dá)到正確判斷城市水體污染的目標(biāo)[3]。

近些年來，很多城市地區(qū)的水體陸續(xù)表現(xiàn)出富營養(yǎng)化的趨向，這主要是由于過多的磷元素與氮元素融入了當(dāng)?shù)厮w，導(dǎo)致城市水體無法承載過多的營養(yǎng)元素，甚至超出了最大的城市水體承載能力限度。因此在監(jiān)測富營養(yǎng)化的城市水體時，基本要點(diǎn)應(yīng)當(dāng)包含對于浮游植物的判斷。通常來講，紅外光在接觸葉綠素之后將會呈現(xiàn)明顯的反射峰值效應(yīng)，技術(shù)人員對于出現(xiàn)陡坡的監(jiān)測曲線應(yīng)當(dāng)予以重點(diǎn)關(guān)注，并且據(jù)此推測出反射率曲線的峰值部分，以便于獲得水體富營養(yǎng)化的監(jiān)測結(jié)論。

除了上述的水體環(huán)境監(jiān)測要點(diǎn)以外，運(yùn)用遙感監(jiān)測的方式還能達(dá)到正確判斷城市水體渾濁程度的目的。技術(shù)人員在充分借助傳感器設(shè)備的前提下，對于反射光譜的特征予以正確的判斷，確保給出水中浮游生物顆粒以及懸浮物的比例數(shù)據(jù)。在某些情況下，運(yùn)用遙感探測的方式可以觀測到不斷變化的光譜影像效果，因此可以推測出目前的水體污染程度改變。經(jīng)過以上的光譜監(jiān)測與信息處理，當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門即可推測現(xiàn)有的水體環(huán)境污染狀況，遵循因地制宜的水體污染治理思路。

3.2 關(guān)于監(jiān)測大氣環(huán)境污染

監(jiān)測大氣污染的基本要點(diǎn)應(yīng)當(dāng)包含監(jiān)測大氣溶膠比例以及有害成分的比例。具體在監(jiān)測大氣溶膠含量的過程中，技術(shù)人員可以通過判斷液態(tài)顆粒占據(jù)的比例，進(jìn)而給出遙感監(jiān)測的精確數(shù)據(jù)結(jié)論。在多數(shù)的情況下，運(yùn)用遙感監(jiān)測手段可以獲得沙塵暴、化工煙霧排放以及濃煙排放的圖像，推測現(xiàn)有的大氣溶膠濃度狀況。通過觀測不同波段的陽光照射強(qiáng)度特征，應(yīng)當(dāng)能夠據(jù)此判斷現(xiàn)有的大氣污染強(qiáng)烈程度，并且結(jié)合大氣渾濁程度的數(shù)據(jù)來進(jìn)行推測。

目前對于監(jiān)測城市大氣污染還應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在監(jiān)控有害物質(zhì)在城市大氣中的比例。城市大氣層如果包含了超標(biāo)的氮氧化物或者二氧化硫，那么將會帶來酸雨危害或者粉塵濃度過高的危害，直接威脅到人體的呼吸系統(tǒng)健康[4]。為此，運(yùn)用遙感監(jiān)測城市大氣污染的方式主要涉及判斷目前的煙霧成分與二氧化硫成分，通過判斷光譜反射率的方式來獲取大氣監(jiān)測結(jié)論。

此外，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)運(yùn)用科學(xué)的方式來估測大氣污染狀況，對于城市地區(qū)現(xiàn)有的大氣污染性質(zhì)與污染物比例進(jìn)行合理判斷，避免監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。由于受到熱島效應(yīng)造成的影響，因此導(dǎo)致很多的城市地區(qū)都具有較高的大氣溫度。在遙感監(jiān)測手段的支持下，運(yùn)用熱紅外遙感的方式可以判斷出空氣墊層產(chǎn)生的熱島效應(yīng)現(xiàn)狀，提供了城市大氣污染監(jiān)控的精確數(shù)據(jù)結(jié)論。

4 探析遙感技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展

環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)具體在監(jiān)測當(dāng)?shù)氐某鞘袩釐u效應(yīng)、有害氣體濃度以及大氣溶膠濃度的過程中，對于遙感技術(shù)手段都可以進(jìn)行合理的選擇。此外在水環(huán)境探測的過程中，運(yùn)用遙感技術(shù)可以判斷出城市水體遭受污染的真實(shí)程度，通過判斷水體目前的富營養(yǎng)化狀態(tài)以及水體的渾濁程度，進(jìn)而提供了保護(hù)水體環(huán)境的科學(xué)數(shù)據(jù)根據(jù)。因此可見，環(huán)境監(jiān)測實(shí)踐與遙感技術(shù)手段的充分融合具有明顯的必要性。具體在目前開展環(huán)保監(jiān)測的實(shí)踐過程中，關(guān)于運(yùn)用遙感技術(shù)手段主要體現(xiàn)為如下的技術(shù)發(fā)展趨向。

4.1 擬合多元的遙感監(jiān)測信息

環(huán)境部門對于遙感監(jiān)測技術(shù)如果要達(dá)到合理進(jìn)行利用的程度，那么目前應(yīng)當(dāng)逐步嘗試擬合多種類型的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過運(yùn)用信息擬合的方式才能達(dá)到最大化的遙感技術(shù)應(yīng)用效益，突破了單一的環(huán)境監(jiān)測方式。例如近些年以來，環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的技術(shù)人員正在逐步嘗試結(jié)合運(yùn)用GIS 監(jiān)測技術(shù)、RS 監(jiān)測技術(shù)與GPS 監(jiān)測技術(shù)。與單一的環(huán)境監(jiān)測手段進(jìn)行對比，具有擬合性與多元性的遙感監(jiān)測方式更加可以節(jié)省環(huán)境監(jiān)測成本，確保對于多種不同的遙感監(jiān)測手段予以靈活的整合運(yùn)用。

4.2 獲取精確的光譜信息

技術(shù)人員開展測繪操作的基本要點(diǎn)在于獲取光譜信息，其中需要用到多光譜的遙感監(jiān)測手段。多光譜技術(shù)優(yōu)于單純測量物體幾何形態(tài)的傳統(tǒng)測繪技術(shù)，因而體現(xiàn)了測繪成本節(jié)約以及測繪操作環(huán)節(jié)簡化的效果[5]。同時，通過運(yùn)用遙感監(jiān)測的手段來實(shí)現(xiàn)對于多光譜信息的獲取，此項(xiàng)技術(shù)手段還能達(dá)到全面檢測當(dāng)?shù)厮w污染的目標(biāo)，保證較高的測繪精確程度并且包含了更多的測繪光段。

4.3 引進(jìn)數(shù)字?jǐn)z影測量的遙感監(jiān)測手段

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)與遙感監(jiān)測手段的結(jié)合具有明顯的必要性，其根源在于上述兩項(xiàng)技術(shù)手段的充分融合可以達(dá)到提升成圖質(zhì)量、簡化測繪操作環(huán)節(jié)與縮短測繪操作時間的效果。同時，運(yùn)用數(shù)字?jǐn)z影測量的全新測繪技術(shù)手段還能夠改變數(shù)據(jù)源的特征，確保將GIS的遙感監(jiān)測信息運(yùn)用于形成圖形資料，因此體現(xiàn)了不可忽視的技術(shù)結(jié)合優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)階段的環(huán)境監(jiān)測實(shí)踐領(lǐng)域中，遙感技術(shù)手段正在迅速得到推廣。具體在監(jiān)測當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境以及水體環(huán)境時，運(yùn)用遙感技術(shù)手段的基本要點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)地物信息的全面獲取，據(jù)此進(jìn)行精確的地物特征分析。遙感技術(shù)手段涉及獲取地物信息、傳輸?shù)匚飯D像、感應(yīng)信息以及集成處理的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此相比于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的傳統(tǒng)技術(shù)手段來講，運(yùn)用遙感監(jiān)測方式更加可以保證環(huán)境監(jiān)測結(jié)論的精確性，進(jìn)而提供了環(huán)保決策的科學(xué)根據(jù)。在此前提下，目前對于監(jiān)測水體與大氣環(huán)境的重要實(shí)踐領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)引進(jìn)遙感監(jiān)測的科學(xué)方式，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測的要求來進(jìn)行遙感技術(shù)手段的合理選擇。