淺談遙感技術在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用

曾麗蓉

（南安市環(huán)境保護監(jiān)測站，福建 泉州 362300）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境受到了多方面地破壞，導致人與自然和諧發(fā)展受到約束，經(jīng)濟發(fā)展速度減慢。近年來，我國大力推動生態(tài)文明建設，強調(diào)生態(tài)環(huán)境的污染預防和控制污染的重要性，積極開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作。目前，國家嚴格要求做好環(huán)境保護工作，要求國土、水利、農(nóng)業(yè)、海洋等相關部門落實生態(tài)環(huán)境保護責任擔當，生態(tài)保護和城鄉(xiāng)污染處理的監(jiān)督與行政處理問題由國家生態(tài)環(huán)境部主要負責，將遙感技術應用到生態(tài)保護與監(jiān)管中，推動國家生態(tài)文明建設，貫徹落實人與自然和諧發(fā)展理念。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及遙感技術內(nèi)涵

1.1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測特點

由于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的覆蓋面廣、工作時間長以及難度大，導致工作進行緩慢。地方主管部門檢查、上級主管部門督察以及社會共同監(jiān)督等傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)管方式工作量巨大、消耗的時間長，而且監(jiān)管不一定到位，采集的數(shù)據(jù)也不一定準確，人力物力損耗極大；另外，在偏遠地區(qū)安裝監(jiān)測設備的難度大；一些排污不達標的企業(yè)，為了蒙混過關，用了很多方法躲避檢查。總的來說，發(fā)現(xiàn)目標困難，采集準確數(shù)據(jù)困難，確定污染位置困難是目前我國環(huán)境監(jiān)管的三大困難。

1.2 遙感技術內(nèi)涵

隨著科技的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境監(jiān)管工作中應用遙感技術的可能性得到了提高，遙感技術通過發(fā)射電磁波和接收反射的電磁波，將根據(jù)電磁波的變化情況，對監(jiān)測目標進行識別與監(jiān)測[1]。遙感技術同時還可以獲取地球表面的地理空間信息。遙感技術在衛(wèi)星成功發(fā)射的基礎上迅猛發(fā)展。信息的采集、輸出、處理以及儲存是遙感技術的主要功能。遙感系統(tǒng)包括遙感平臺、遙感器、信息傳輸接受設備，數(shù)據(jù)和圖像處理設備等幾個部分[2]。遙感技術現(xiàn)在被認為是最有效，最便捷的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測手段[3]。國家七部委制定的“綠盾行動”在生態(tài)環(huán)境部負責的生態(tài)與環(huán)境衛(wèi)星應用中心的衛(wèi)星遙感技術支持下得以順利展開，一定程度上為國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)管與政策的制定提供了幫助。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中遙感技術的具體應用

2.1 大氣監(jiān)測

一氧化碳、二氧化硫、氣溶膠、臭氧都是常見的大氣污染物。當前許多企業(yè)不重視污染物的排放處理，導致“散亂污”情況的發(fā)生。遙感技術的應用可以精準定位污染源的位置，及時進行監(jiān)管處理，一定程度上提高了環(huán)境監(jiān)控與治理效率。由于地面監(jiān)、觀測的分布受到空間的限制，傳統(tǒng)的監(jiān)測通過地面觀測不具有連續(xù)性，難以滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)管要求。目前，大氣污染的監(jiān)測工作主要借助衛(wèi)星遙感技術進行。自20世紀70年代中期以來，應用衛(wèi)星遙感技術對氣溶膠展開研究，氣溶膠遙感在MODIS發(fā)射后得以快速發(fā)展。大氣污染研究在衛(wèi)星遙感反演所得到的氣溶膠厚度數(shù)據(jù)支持下開展，取得了重大成果。在對氣溶膠特性、時空分布特點、大氣污染動態(tài)監(jiān)測、全球氣候變化影響、近地表顆粒物濃度預測等的研究中，研究學者取得了較多成果。由于大多數(shù)污染源具有熱輻射特性，所以污染溯源研究中地表溫度成為一個重要的研究參數(shù)。如今，在秸稈焚燒、霧霾、顆粒物、二氧化氮監(jiān)測工作中遙感技術起到了重要作用。

2.2 土壤監(jiān)測

土壤污染的監(jiān)管、識別、評估也可以借助遙感技術進行。光譜分析法是分析土壤中重金屬污染情況和有機污染情況的快速分析方法，也是土壤污染分析的主要方法。另外，土壤石油類污染也可以借助植被冠層的光譜情況進行分析。植被指數(shù)相較于土壤特征，光譜反應和光譜變化情況更加明顯，通過地面的多源光譜數(shù)據(jù)即可得知。但是，土壤中水分含量的變化對石油污染情況的分析有一定程度的影響，所以，在海洋污染研究領域很少應用土壤石油污染監(jiān)測方式進行監(jiān)測。

2.3 水質(zhì)監(jiān)測

水質(zhì)受到污染后，其生物、物理、化學性質(zhì)會發(fā)生很大程度地改變，治理難度大，所需成本高。由于不同污染物對電磁波的反射特點不同，甚至在某些情況下會產(chǎn)生熒光效果。通過對水體進行電磁波監(jiān)測，根據(jù)水體反饋的信息，通過光電儀器或計算機對收集的信息進行科學處理或繪制圖像，可以直觀地了解到水體污染程度、污染物的類型以及污染的范圍。遙感技術在水污染監(jiān)測中的工作原理是：不同污染物對不同頻率的光波或者電磁波的吸收頻率不同，它們所表現(xiàn)出來的特性也不同，還可以根據(jù)水中物質(zhì)的自身熱輻射特點對水體進行監(jiān)測，進而對水中污染情況進行分析。其次，如果是化學污染，可以用熒光特性進行監(jiān)測，懸浮物質(zhì)的監(jiān)測可以借助光吸收技術進行。通過紅外遙感技術與衛(wèi)星遙感技術結合的方法，監(jiān)測水中油膜的范圍以及油膜的擴散方向。

2.4 植被監(jiān)測

遙感技術在很多領域得到了應用，植被指數(shù)由近紅外波段和衛(wèi)星可見光組成，其作為植被生長、覆蓋情況定性和定量分析的標準。土壤調(diào)整植被指數(shù)、垂直植被指數(shù)、綠色植被指數(shù)、比率植被指數(shù)等統(tǒng)稱為植被指數(shù)。地表植被的情況都可以通過植被指數(shù)簡單、準確地計算出來。生態(tài)領域，植被指數(shù)還可以對土地退化、土地荒漠化、土壤退化、水土流失等自然破壞情況進行評估與監(jiān)測；農(nóng)業(yè)領域，植被指數(shù)可以對農(nóng)作物的生長情況、產(chǎn)量情況、農(nóng)作物的各方面參數(shù)進行評估，得到相應的數(shù)據(jù)參數(shù)進行參考。

3 遙感技術運用中的不足及改進展望

在環(huán)境監(jiān)測中，遙感技術的優(yōu)勢已經(jīng)漸漸顯露，但是依然有很多劣勢，為滿足當下國家環(huán)境監(jiān)測和執(zhí)法督察的要求，我們可以從以下幾個方面對遙感技術進行優(yōu)化。

3.1 加快整合多源遙感數(shù)據(jù)

時間分辨率、光譜分辨率、空間分辨率等單一類型的數(shù)據(jù)中存在的不足都可以通過多源遙感數(shù)據(jù)進行彌補。所以，整合環(huán)境數(shù)據(jù)、社會數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)可以為未來生態(tài)環(huán)境監(jiān)督與管控提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 優(yōu)化遙感反演

在進行遙感反演的過程中，如果不優(yōu)化模型和沒有建立地表數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)會導致反演參數(shù)出現(xiàn)誤差。目前準確的原位數(shù)據(jù)獲取具有一定的困難，因為僅僅依靠地面實測數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)的聯(lián)系進而估算生態(tài)指數(shù)，這種方法顯而易見是不準確的。所以，我們要將未來的研究方向建立在如何降低對地面實測數(shù)據(jù)的依賴性和如何準確地評估數(shù)據(jù)上。

3.3 優(yōu)化尺度效應

當前環(huán)境遙感面對的主要問題就是尺度效應。時間分辨率與反演的準確程度和數(shù)據(jù)的采集有著密切的關系。所以，在選擇合適的遙感數(shù)據(jù)集之前，我們要根據(jù)要求建立遙感模型并優(yōu)化其時空尺寸。

3.4 提高綜合分析能力

將遙感技術運用到環(huán)境監(jiān)測，建立一個監(jiān)測與報告相結合的平臺。與此同時，提高對結果綜合分析能力也同樣重要。

4 結語

總而言之，隨著經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境遭受到了極大的破壞，經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展又因環(huán)境的破壞受到制約。環(huán)境監(jiān)控工作的進行對環(huán)境的保護以及環(huán)境污染的控制起著至關重要的作用，遙感技術的應用為環(huán)境監(jiān)控工作提供了技術支持，其在環(huán)境監(jiān)控工作中做出的貢獻不可忽視。故我國應當大力推進遙感技術的發(fā)展，更好地對生態(tài)環(huán)境進行治理。