遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

高飛鵬 袁顯龍 張先波

山東省日照生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 山東日照 276800

1 遙感技術(shù)概述

對(duì)遠(yuǎn)距離無(wú)法接觸的物體，通過(guò)輻射電磁波，利用物體反射的特性，測(cè)量、識(shí)別和分析目標(biāo)物體的性質(zhì)，遙感技術(shù)從利用波段上可以分為可見(jiàn)光、反射紅外線和微波遙感技術(shù)[1]。目前遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中主要應(yīng)用于地質(zhì)、水文、氣象、海洋、農(nóng)業(yè)、地球資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃及土地管理以及軍事偵查等領(lǐng)域，從目前環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展?fàn)顩r可以看出，遙感技術(shù)能夠測(cè)定大氣濕度、氣溫；水體葉綠素含量、水色、水溫、泥沙含量；大氣中空氣污染物的濃度值；環(huán)境污染中固體廢棄物的分布堆放量以及影響范圍等，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境污染的跟蹤調(diào)查，預(yù)測(cè)擴(kuò)散方向和程度，估算環(huán)境污染造成損失。傳統(tǒng)環(huán)境調(diào)查工作往往需要人工進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，存在工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、測(cè)量誤差較大、進(jìn)度慢等問(wèn)題，與之相比，遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極明顯，具有速度快、覆蓋面廣、信息量大等優(yōu)勢(shì)，且受自然環(huán)境的影響和限制較小，目前在全球環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的改善起到極大的推動(dòng)作用。

2 遙感技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 監(jiān)測(cè)范圍大

遙感技術(shù)主要通過(guò)遙感器從空中俯瞰地形地貌，可以大面積監(jiān)測(cè)地表環(huán)境。與此同時(shí)，航攝影像技術(shù)可以提供完整的被監(jiān)測(cè)區(qū)立體圖像，有效地解決地面監(jiān)測(cè)的視野受限問(wèn)題。

2.2 獲取信息快

遙感技術(shù)主要使用飛行器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可在一段時(shí)間內(nèi)獲得大量與被測(cè)對(duì)象相關(guān)的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)效率。這是遙感技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)，它可以廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)中。

2.3 適用性強(qiáng)

在某些人類(lèi)無(wú)法涉足的區(qū)域，如原始森林、戈壁、荒漠，遙感技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，可以獲得人們難以監(jiān)測(cè)的環(huán)境信息，讓監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

3 環(huán)境保護(hù)中遙感技術(shù)的應(yīng)用

3.1 地面監(jiān)測(cè)及土地利用

在地面監(jiān)測(cè)及土地利用中，遙感技術(shù)觀測(cè)污染區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物在光譜上的變化和反映現(xiàn)象，能夠有效測(cè)定地面污染情況，并管理土地資源，通過(guò)遙感技術(shù)的定期監(jiān)測(cè)工作，能夠及時(shí)了解和掌握土地利用形式的變化，另外，地面建筑物具有反射率高，且形狀規(guī)則的特點(diǎn)，易于跟蹤監(jiān)測(cè)，遙感技術(shù)能夠用于監(jiān)測(cè)隔熱性較差建筑的熱損失。在森林地表監(jiān)測(cè)方面，利用遙感技術(shù)能夠監(jiān)視森林砍伐狀況，以及預(yù)估牧場(chǎng)開(kāi)墾規(guī)模和速度，使森林資源保護(hù)得到有力的技術(shù)支持。

3.2 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)

在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，主要針對(duì)其中多種有害氣體以及大氣中的氣溶膠等污染大氣的主要因素，在以往大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)上，無(wú)法有效測(cè)定大氣中有害氣體的物理含量，由于微量氣體具有吸附光譜和輻射的作用，通過(guò)遙感技術(shù)可以直接從其質(zhì)量結(jié)果中進(jìn)行推算，針對(duì)大氣分子，通過(guò)反射光、直射光、熱輻射以及散射光進(jìn)行發(fā)射光譜或吸收光譜的分析，其中月亮和太陽(yáng)發(fā)射的光線屬于直射光，地表和大氣會(huì)造成熱輻射，地表還會(huì)發(fā)出反射光，另外，云層和大氣呈現(xiàn)的是散射光；根據(jù)光譜特性測(cè)量大氣分子[2]。大氣氣溶膠，屬于氣體污染物，能夠反映大氣污染情況，可以得用遙感技術(shù)對(duì)大氣分子光譜的輻射測(cè)量，主要利用多通道輻射器和可調(diào)諧激光系統(tǒng)。另外，還可通過(guò)多通道粒子計(jì)數(shù)器測(cè)定大氣氣溶膠中膠含量，主要根據(jù)其在大氣中垂直和水平分布情況進(jìn)行分析和測(cè)量。目前在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的不足主要表現(xiàn)在對(duì)二氧化硫和光化學(xué)煙霧的監(jiān)測(cè)方面，無(wú)法直接測(cè)定和顯示有害氣體，采用的方式只能通過(guò)觀察部分代表性動(dòng)植物對(duì)大氣的敏感反應(yīng)程度和表現(xiàn)，再推斷其中所含有害氣體含量。

3.3 水環(huán)境監(jiān)測(cè)

在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，通過(guò)遙感技術(shù)的應(yīng)用使水資源和水環(huán)境監(jiān)測(cè)更便捷、有效，為環(huán)境部門(mén)的決策制定提供更有力的依據(jù)。目前普遍應(yīng)用于水體溫度和深度、水體環(huán)境的流沙、有機(jī)質(zhì)分布情況等的監(jiān)測(cè)工作。遙感技術(shù)主要針對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的水體光譜特性和色度，通過(guò)觀測(cè)水域變化情況及變化后果，分析水環(huán)境因人為活動(dòng)所受到的影響。目前因水體發(fā)黑而造成水體反射率受到影響而下降的情況，對(duì)遙感技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的挑戰(zhàn)，隨著生活污水和城市工業(yè)用水中大量有機(jī)物質(zhì)的排放，由于分解過(guò)程中大量消耗溶解氧，出現(xiàn)水體發(fā)黑的情況。面對(duì)此問(wèn)題，可以利用紅外傳感器的紅外輻射光譜對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，以準(zhǔn)確了解和掌握水體污染的實(shí)際情況。

3.4 植被研究應(yīng)用

利用遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)植被分布、植被類(lèi)型以及植被覆蓋面積的調(diào)查，并彌補(bǔ)和克服以往植被調(diào)查方法中存在的不足，并確保植被覆蓋類(lèi)型、形狀、面積等調(diào)查的準(zhǔn)確性和快速性，為相關(guān)環(huán)境保護(hù)部門(mén)決策制定提供有效依據(jù)。通過(guò)遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠在不造成植被破壞的情況下，有效識(shí)別植被類(lèi)型、覆蓋率以及不同類(lèi)型植被的分布情況，分析和研究植物的有效保護(hù)，有效判斷調(diào)查區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境情況，通過(guò)相應(yīng)保護(hù)方案的制定，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)目的。

3.5 土壤侵蝕研究應(yīng)用

在土壤侵蝕研究應(yīng)用方面，主要針對(duì)土地沙化、水土流失、土地鹽堿化等方面的觀測(cè)和研究，其對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有至關(guān)重要的作用[3]。與調(diào)查區(qū)域的紙質(zhì)材料和地形數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用遙感技術(shù)觀測(cè)調(diào)查區(qū)域內(nèi)的土壤侵蝕狀況，有效保障調(diào)查準(zhǔn)確性和快速性。另外，對(duì)線路工程建設(shè)而言，土壤侵蝕方面的觀測(cè)和研究是保障工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，線路周邊環(huán)境的安全對(duì)線路施工質(zhì)量和安全起到重要的保障作用。

4 結(jié)語(yǔ)

目前生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，對(duì)生態(tài)環(huán)境加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和管理刻不容緩，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，也推動(dòng)了其在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理中的應(yīng)用。有效利用遙感技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境，控制環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。未來(lái)，要加大遙感技術(shù)研究力度，不斷地對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行革新，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。