遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用

陳靜

摘? 要：近年來，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，自然資源和生態(tài)資源逐漸枯竭，環(huán)境問題已經(jīng)成為影響我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，因此社會各界對環(huán)境污染的關(guān)注度也越來越大。傳統(tǒng)的地面環(huán)境監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)跟不上環(huán)保要求的發(fā)展，遙感技術(shù)在此背景下營運(yùn)而生，遙感技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確的監(jiān)測到周圍資源環(huán)境的變化情況，從更廣泛的角度掌握土壤、水體和大氣的環(huán)境狀況，并根據(jù)監(jiān)測情況提出可行的決策依據(jù)。該文以遙感技術(shù)的概念和原理為切入點(diǎn)，介紹了遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測的具體領(lǐng)域并分析了其相對于傳統(tǒng)監(jiān)測方式的優(yōu)勢，最后總結(jié)了遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù);環(huán)境監(jiān)測;植被監(jiān)測領(lǐng)域

中圖分類號： TP79? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 遙感技術(shù)簡介

遙感技術(shù)是20世紀(jì)50、60年代興起的一種探測技術(shù)，它利用了電磁波理論，對目標(biāo)物體進(jìn)行探測和識別。眾所周知，地球上一切物體都具有自己的能量，這種能量就是我們常說的電磁波，換句話說地球上的一切物體都具有自身獨(dú)一無二的電磁波，遙感技術(shù)就是將這些電磁波進(jìn)行收集、處理并成像，完成對物體的探測和識別的[1]。遙感技術(shù)可以說是當(dāng)前最先進(jìn)的邊緣科學(xué)，它不僅使人類在探測效率上獲得了大幅度的提升，還極大程度地拓展了人類探測的范圍，如果人類能夠?qū)⑦b感技術(shù)與環(huán)境保護(hù)進(jìn)行充分的融合，必然能夠更好地解決環(huán)境污染問題。因此可以預(yù)見，遙感監(jiān)測技術(shù)將成為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域一項(xiàng)不可或缺的新興技術(shù)。

2 遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢

2.1 監(jiān)測范圍廣

遙感技術(shù)監(jiān)測是將遙感器裝在高處，通過俯視的方式對物體展開的觀察，這種監(jiān)測方式能夠大幅度提升遙感器可監(jiān)測的范圍，有效地避免了傳統(tǒng)地面監(jiān)測過程中監(jiān)測視野受阻的問題，使監(jiān)測效果變得立體化和多維化，運(yùn)用遙感監(jiān)測技術(shù)能夠從宏觀的角度對監(jiān)測物體進(jìn)行全方位的整體研究，同時遙感技術(shù)能夠根據(jù)環(huán)境變化情況為監(jiān)測人員提供動態(tài)實(shí)時變化數(shù)據(jù)。

2.2 監(jiān)測適應(yīng)性高

在環(huán)境監(jiān)測工作中，很多地域的自然條件都十分惡劣，甚至一些地域是人類無法涉足的領(lǐng)域，例如沙漠、原始森林以及沼澤冰川地帶等。在這些地域，人類進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測將面臨極大的危險和難度，而遙感技術(shù)則能夠很好地解決這一難題，運(yùn)用遙感技術(shù)人們能夠獲得傳統(tǒng)地面監(jiān)測無法監(jiān)測到的地域信息，由此可以看出，遙感監(jiān)測技術(shù)具有較高的監(jiān)測適應(yīng)性。

2.3 監(jiān)測信息獲取效率高

在使用遙感技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測過程中，采用的都是最先進(jìn)的現(xiàn)代化飛行工具，這些飛行器能夠在最短時間內(nèi)得到被監(jiān)測物體的相關(guān)圖形信息和數(shù)據(jù)資料，監(jiān)測工作效率得到了大幅度的提升，同時環(huán)境監(jiān)測水平和監(jiān)測準(zhǔn)確度也不斷增強(qiáng)，因此近年來，遙感監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測工作中受到人們越來越多的青睞。

2.4 成像效果好

遙感監(jiān)測技術(shù)具有較高的成像效果，例如對一個地區(qū)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測時，遙感器能夠隨時獲得最新的、最精準(zhǔn)的環(huán)境變化圖像和數(shù)據(jù)，尤其是在監(jiān)測火山、礦山以及地震等事件造成的環(huán)境變化時，遙感監(jiān)測技術(shù)具有明顯的成像優(yōu)勢。

3 遙感技術(shù)的具體監(jiān)測領(lǐng)域

環(huán)境監(jiān)測工作包括多方面監(jiān)測項(xiàng)目，例如大氣監(jiān)測、植被監(jiān)測、水源監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測以及城市土地利用監(jiān)測等。面對如此復(fù)雜多樣的監(jiān)測項(xiàng)目，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測方式已無法滿足環(huán)境保護(hù)要求，因此將遙感技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測工作中，能夠在一定程度上提升環(huán)境監(jiān)測的監(jiān)測效率和監(jiān)測準(zhǔn)確度，進(jìn)而更好地完成環(huán)境防治工作。

3.1 大氣監(jiān)測領(lǐng)域

大氣監(jiān)測指的是對空氣中由于人為原因或者其他自然原因產(chǎn)生的不良?xì)怏w進(jìn)行監(jiān)測的過程，例如對空氣中氟化物以及酸性氣體的監(jiān)測。具體操作過程中，監(jiān)測人員可以利用光譜技術(shù)監(jiān)測出待檢氣體中一氧化碳以及二氧化硫等有害氣體的含量，可以利用熒光遙感器監(jiān)測出空氣中這些有毒氣體的濃度。另外，采用遙感監(jiān)測技術(shù)后，還能夠?qū)Υ髿庵形⒘繗怏w組成、含量，水蒸氣含量進(jìn)行監(jiān)測。

首先遙感監(jiān)測技術(shù)可用于對大氣中臭氧的監(jiān)測。地球上空30 km左右位置是臭氧層所在區(qū)域，臭氧層對紫外線電磁波有很強(qiáng)的吸收能力，監(jiān)測人員可以通過遙感監(jiān)測儀對紫外波段進(jìn)行監(jiān)測，從而推斷出地球上方臭氧層的變化。另外，臭氧層在吸收大量紫外線后自身溫度會升高，監(jiān)測人員還可以使用紅外波段對臭氧層溫度變化進(jìn)行監(jiān)測，利用臭氧層溫度的變化推算出臭氧層濃度的改變。其次，遙感技術(shù)可以對沙塵暴進(jìn)行監(jiān)測，沙塵暴是一種危害極大的天氣情況，現(xiàn)階段通常運(yùn)用GMS數(shù)據(jù)對沙塵暴的具體位置進(jìn)行監(jiān)測，同時能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)出沙塵暴的準(zhǔn)確運(yùn)動軌跡。

3.2 植被監(jiān)測領(lǐng)域

植被作為地表環(huán)境的一個組成部分，在我國范圍內(nèi)有極廣泛的覆蓋度，不同的植物對地理環(huán)境、土壤質(zhì)量以及其后環(huán)境有不同的要求，因此植被生長情況與地理環(huán)境、土壤和空氣環(huán)境有直接的聯(lián)系，這就要求相關(guān)人員能夠?qū)χ脖簧L環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，一旦植被的生長環(huán)境出現(xiàn)變化，就要及時的做出相應(yīng)反應(yīng)。具體操作時，監(jiān)測人員可以利用遙感監(jiān)測技術(shù)對植被生長情況進(jìn)行監(jiān)測，收集整理植被生長數(shù)據(jù)，從植被生長變化上推斷出其周圍地質(zhì)、土壤資源、水資源等環(huán)境的改變。另外，監(jiān)測人員可以根據(jù)植被的變化反推出環(huán)境污染情況，一般來說，如果植被生產(chǎn)環(huán)境受到污染，其枝葉中的葉綠素含量就會大幅度下降，導(dǎo)致植物紅外線反射能力也大幅度下降，監(jiān)測人員通過觀察植物在紅外相片中的顏色就能判斷出當(dāng)?shù)乜諝?、地質(zhì)污染情況[2]。

3.3 水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域

遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域主要包括海洋水體遙感監(jiān)測和內(nèi)陸水體遙感監(jiān)測，其中海洋水體遙感監(jiān)測技術(shù)相對簡單而內(nèi)陸水體遙感監(jiān)測技術(shù)則相對復(fù)雜多樣。這是由于內(nèi)陸水體比海洋水體要更復(fù)雜，且水體污染類型多樣，因此要求內(nèi)陸水體遙感監(jiān)測儀要有更高的空間分辨率和光譜分辨率。對水體進(jìn)行監(jiān)測的主要原理是水體中如果含有不同種類的污染物，水體在顏色、密度和溫度上就會產(chǎn)生不同的變化，監(jiān)測人員根據(jù)遙感器傳輸出來圖像的特征就能分析出水體中所含污染源的種類、含量、范圍和濃度，見表1[3]。

遙感技術(shù)應(yīng)用初期，人們利用遙感技術(shù)對水體進(jìn)行監(jiān)測的指標(biāo)相對較少，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感傳感器技術(shù)不斷提升，利用遙感技術(shù)可監(jiān)測的水體參數(shù)也不斷增多，主要包括水體中懸浮物的含量，水體的透明度水體中可溶性有機(jī)物含量、葉綠素含量以及其他水體狀態(tài)指標(biāo)等。

另外，遙感監(jiān)測技術(shù)在對城市廢水污染檢測方面也有重要的貢獻(xiàn)，眾所周知，城市工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，人們?nèi)粘Ｉ钜矔a(chǎn)生大量的生活污水，這些工業(yè)廢水和生活污水中通常帶有大量的有機(jī)物，這些有機(jī)物在分解時會消耗水體中大量的氧氣，久而久之，水體就會變得烏黑且?guī)в谐粑?。在利用遙感監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測時，監(jiān)測人員可以根據(jù)水體中不同污染類別和不同污染數(shù)量進(jìn)行差異性分析，將監(jiān)測數(shù)據(jù)以曲線的形式表達(dá)出來，從而根據(jù)曲線軌跡判斷污染的類型和強(qiáng)度，見表2[4]。

利用遙感技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對水體熱污染的監(jiān)測。在發(fā)電行業(yè)等特殊行業(yè)會使用大量的冷卻水，如果電廠排放的廢棄水溫度超過允許排放范圍，它們流入附近河流時，就會導(dǎo)致附近河流整體水溫上升，導(dǎo)致河流發(fā)生理化改變，這種污染就是水體的熱污染。因此在排放廢棄水體之前應(yīng)該利用紅外掃描記錄儀對水體熱輻射程度進(jìn)行檢測。在檢測過程中，由于熱水的能量更高，因此相對于冷水來說熱水會散發(fā)出更多的能量，在紅外掃描圖像上呈現(xiàn)出較淺的色調(diào);冷水的能量較低，冷水僅能散發(fā)出較少的能量，因此在紅外掃描圖像上呈現(xiàn)出較深的色調(diào)。監(jiān)測人員根據(jù)遙感監(jiān)測技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)就能夠獲得水體的熱量圖像并對其進(jìn)行密度分割，制作出水體的等溫線。

3.4 城市環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域

首先，遙感技術(shù)在城市固體廢棄物監(jiān)測方面有一定的作用，不同的固體廢棄物具有不同的電磁波，這些電磁波反應(yīng)到遙感圖像上就會有不同的顏色和形狀，監(jiān)測人員根據(jù)這些特性就能將固體廢棄物與其他物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，同時可以根據(jù)廢棄物的類型進(jìn)行分類。通過遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對城市垃圾堆放狀況以及堆放地點(diǎn)的監(jiān)測。其次，遙感技術(shù)在城市熱島效益監(jiān)測中發(fā)揮著重要的作用，所謂城市熱島效應(yīng)是指城市地區(qū)的平均溫度要高于農(nóng)村地區(qū)的平均溫度，監(jiān)測人員利用GIS空間分析技術(shù)，能夠?qū)Τ鞘袃?nèi)部熱力分布進(jìn)行分析。再次，遙感技術(shù)在城市土地利用率監(jiān)測方面具有重要的作用，要想獲得城市土地利用變化信息，就必須對城市土地覆蓋變化進(jìn)行監(jiān)測，傳統(tǒng)的地面監(jiān)測存在大量的干擾因素，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，而利用遙感監(jiān)測技術(shù)，則實(shí)現(xiàn)了對城市土地利用變化的實(shí)時監(jiān)控，同時對土地應(yīng)用變化情況進(jìn)行了準(zhǔn)確的預(yù)測。

4 遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展是一個十分復(fù)雜的研究工作，需要不同學(xué)科和不同部門人員的共同努力和配合。目前我國環(huán)境污染遙感監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用仍處于初級階段，遙感監(jiān)測的靈敏度和準(zhǔn)確度還有待提升，因此在未來發(fā)展中相關(guān)技術(shù)人員必須研究創(chuàng)新出完整的監(jiān)測技術(shù)方法和操作規(guī)范，才能從根本上提升我國遙感技術(shù)監(jiān)測能力。

參考文獻(xiàn)

[1]崔保春，徐言勛.基于模式識別技術(shù)的高光譜遙感圖像檢測[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019（17）：58-62.

[2]張洪林.遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2020（2）：9-10.

[3]張青，陳昌倫，吳狄.遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中方法運(yùn)用研究[J].綠色科技，2015（3）：235-236.

[4]田海芬.遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)中的應(yīng)用[J].門窗，2019（24）：286.