衛(wèi)星遙感技術在環(huán)境保護中的應用研究

賈 煒 (武威市基礎地理勘測技術服務中心 甘肅 武威 733000)

環(huán)境污染是各國急需解決的問題,尤其是環(huán)境事故和環(huán)境災害的問題。在信息時代下,大量的科學技術廣泛使用在各行業(yè)當中,也為解決環(huán)境污染提供了技術支持,如衛(wèi)星遙感技術。此種技術可以觀察土壤和生態(tài)等情況,做好實時監(jiān)測工作,從而了解我國的實際環(huán)境問題,得到滿意的監(jiān)測效果。與此同時,所建立的衛(wèi)星遙控平臺應用在生態(tài)保護和污染治理等領域當中,為環(huán)境監(jiān)測的質量提升提供保障,便于環(huán)境治理工作的開展。

一、衛(wèi)星遙感技術應用在環(huán)境保護中的重要性

(一)提升我國的大氣質量

衛(wèi)星遙感技術能夠對空氣和臭氧層當中的有害氣體含量進行檢測,保證大氣環(huán)境的穩(wěn)定性。近幾年,城市化進程不斷加快,部分環(huán)境問題的出現均不能在生活中有效避免,尤其是有毒和有害的氣體對居民的生活質量以及工作產生影響,而如何有效分析這些氣體在大氣中污染的情況,成為了較多人員關注和重視的問題。相關研究發(fā)現,使用衛(wèi)星遙感技術能夠顯示所監(jiān)測地區(qū)的植被和水體等多方面的信息,獲得較為滿意的環(huán)境保護效果。我國在上個世紀已經研究出對應的監(jiān)測技術,利用臭氧制圖光譜儀對臭氧層的實際情況進行監(jiān)測,現如今可以使用激光雷達完成臭氧層的監(jiān)測工作。

(二)提升環(huán)境監(jiān)測的質量

衛(wèi)星遙感技術在水環(huán)境監(jiān)測中廣泛使用,其中包含海水、水體富氧化和廢水等多方面監(jiān)測。水體熱和廢水污染均是由工廠排放熱水和廢水導致的,在大量排放之后如果沒有合理的治理和控制會對周圍的水體生物以及農作物產生影響,導致環(huán)境污染加重。而在使用衛(wèi)星遙感技術之后,對水體熱污染進行監(jiān)測時可以使用紅外傳感器,此時能夠監(jiān)測排放和流向,獲得準確度較高的探測圖像。因為水體富氧化對于水環(huán)境有較大的影響,要求技術人員利用葉綠素和總磷等對其富營養(yǎng)化程度進行評估,并使用合理的方式解決。

(三)提升環(huán)境監(jiān)測信息的獨立性

部分污染排放企業(yè)為了降低自身的運營成本,提升經濟效益,在環(huán)境監(jiān)測當中逃脫法律的約束,隨意更改數據,這樣的環(huán)境監(jiān)測數據缺少真實性。而在環(huán)境監(jiān)測中,還會出現委托的現象,讓環(huán)境監(jiān)測部門無法發(fā)揮自身的作用。為了改變此種情況,應強化環(huán)境監(jiān)測機構的獨立性,消除弄虛作假的情況。而具有獨立性的監(jiān)測機構在實際監(jiān)測當中和政府等多方面并不會有利益上的沖突,所有的數據均有較高的真實性。并且在開展工作時,社會化環(huán)境監(jiān)測獨立存在所獲得的結果也十分公平公正。

(四)降低監(jiān)測成本

目前,環(huán)境監(jiān)測工作在實際開展過程中的資金來源主要為財政部門撥款,在進行工作時應貫徹落實年度的監(jiān)督任務,還需要按照具體的要求落實監(jiān)測工作。而從事此方面工作的人員并沒有利益上的關系,所以在開展工作的時候缺少動力,讓監(jiān)測技術的作用無法有效發(fā)揮出來,監(jiān)測的技術也處在無法向前發(fā)展的狀態(tài)當中。與之相關的工作人員在實際工作中不斷積累經驗,將自身的專業(yè)能力和知識提升,并在不斷完善和改革的情況下,保證其符合社會發(fā)展的要求,降低監(jiān)測成本,提升經濟效益。

二、衛(wèi)星遙感技術在環(huán)境保護應用中存在的問題

(一)技術處在初級階段,研究較少

遙感技術在近幾年發(fā)展速度較快,但是分析環(huán)境監(jiān)測的任務內容,技術在使用中依舊無法滿足部分要求,需要對其改進和創(chuàng)新。就目前情況來看,衛(wèi)生遙感技術在環(huán)境方面的研究較少,只有局部的研究,不能大范圍和多目標地滿足監(jiān)測需求。在實際使用當中,衛(wèi)星遙感技術依舊存在較多的關鍵技術問題沒有解決。例如,環(huán)境一號衛(wèi)星在發(fā)射之后,衛(wèi)星高光譜、環(huán)境空氣指標定量遙感以及信息獲取和處理等方面的研究均在初級極端,和歐美國家的技術相差較遠。為了可以將技術水平提升,保證環(huán)境監(jiān)測質量,需要增強研究的力度。

(二)載荷功能并不完善

分析我國現階段的情況,環(huán)境保護監(jiān)測的遙感衛(wèi)星資源并不是十分充足,部分衛(wèi)星的載荷雖然可以順利完成監(jiān)測工作,但是功能并不完善。例如,海洋衛(wèi)星只能對水色方面進行監(jiān)測,氣象衛(wèi)星只能對天氣變化方面監(jiān)測,技術受到了限制,局限性較強。且有效載荷的空間和時間分辨率均十分有限,這會影響環(huán)境監(jiān)測質量,無法將環(huán)境管理作用發(fā)揮出來。而對于環(huán)境一號來說,其重訪周期為2天到4天,不符合環(huán)境應急監(jiān)測的要求。并且衛(wèi)星中所具有的相機和超光譜成像儀的空間分辨率均比較低,這無法對河流污染以及化學泄露等進行有效的監(jiān)測,提取的信息有限,所以衛(wèi)星載荷的功能還需要不斷的完善和升級。

(三)系統(tǒng)較為落后

近幾年我國重視環(huán)境污染的治理工作,所以不斷的發(fā)展和完善衛(wèi)星監(jiān)測技術,但是地面應用系統(tǒng)并不是十分完善,讓其所涵蓋的作用不能有效發(fā)揮出來,浪費技術資源。為了解決這方面的問題,國家重視衛(wèi)星地面系統(tǒng)的建設和協調工作,讓其從實驗逐漸演變?yōu)樵谡鎸嵣钪惺褂谩Ｔ诓粩嗟貙ζ溲芯亢?環(huán)境保護部門制定了業(yè)務評估流程,但是也沒有達到設定的監(jiān)測水平,表現為:首先,沒有對業(yè)務調度進行統(tǒng)一,形成的數據接收比較困難,一體化服務不全面;其次,缺少對多源和多載荷數據的快速處理;最后,沒有建立具有環(huán)境特征的信息模型,無法滿足遙感產品快速生產的要求。

三、衛(wèi)星遙感技術在環(huán)境保護中的應用

(一)在水環(huán)境保護和監(jiān)測中的應用

在進行水環(huán)境保護和監(jiān)測的時候,衛(wèi)星遙感技術能夠對水體熱、廢水和泥沙等多方面的污染進行監(jiān)測。對于水體熱污染來說,一般為工廠排放的廢水和熱水導致的,會對水中生物和水體產生影響,應重視此方面污染的監(jiān)測工作。紅外遙感技術應用在水體熱污染中,觀察實際排風和溫度變化,并在探測的圖像上表現出來。廢水污染主要為工業(yè)和生活中產生的廢水,在水中沉積后水體散發(fā)出異味,對水資源造成污染。對廢水監(jiān)測的時候,可以利用溫度差加上紅外遙感探測技術檢查廢水是否符合我國對于廢水排放的要求,同時也可以使用多光譜合成圖像完成監(jiān)測。水體富氧化會導致水中的葉綠素濃度不斷地提升,對水質量產生影響。在對其監(jiān)測時,利用葉綠素濃度遙感反演方式分析情況,濃度比較高的地帶,水體富氧化越嚴重。如果出現了泥沙污染,會讓水的反射率不斷地提升,出現紅移,吸收紅外輻射,所以這個時候需要監(jiān)測懸浮泥沙的濃度,做好定量波段的工作,找到合適的方式解決問題。衛(wèi)星遙感技術在海洋環(huán)境保護和監(jiān)測中使用對表面、洋流循環(huán)等影響海洋生物生長的因素監(jiān)測,為監(jiān)測海洋污染作出了貢獻。

(二)在大氣環(huán)境保護和監(jiān)測中的應用

衛(wèi)星遙感技術在監(jiān)測大氣環(huán)境的時候也有著十分重要的作用,主要可以對二氧化碳、霧霾、臭氧以及秸稈焚燒等方面進行遙感監(jiān)測。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式不能將氣溶膠空間變化趨勢和分布情況展示出來,而使用衛(wèi)星遙感技術之后,可以彌補此缺陷,在較為廣闊的空間當中有效的監(jiān)測大氣當中氣溶膠的含量。而其中包含的有害氣體,可以在監(jiān)測時發(fā)現是否存在濃度過高的情況,及時對其處理,減少對人們的影響。相關研究發(fā)現,污染氣體的信息和植被以及水資源等信息疊加在一起時使用此技術,也可以將其中的有害氣體濃度信息反映出來,這對于大氣環(huán)境的有害氣體監(jiān)測意義重大。而在監(jiān)測城市熱島效應的時候,衛(wèi)星遙感探測技術也可以使用其中。熱紅外遙感測量地面輻射的溫度,分析導致此效應出現的主要來源,及時對其進行干預,減少熱島現象。

(三)在生態(tài)環(huán)境保護和監(jiān)測中的應用

土地、植被的覆蓋以及地表溫度等多方面的監(jiān)測均屬于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,衛(wèi)星遙感技術也可以在其中發(fā)揮作用,并對生物多樣性以及礦山開采等進行監(jiān)測,獲得更多有利信息,便于環(huán)境保護。在對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的時候,此項技術監(jiān)測其變動,定期測評生態(tài)環(huán)境的質量。實際使用時,不光需要使用高空間、高光譜等多種遙感技術,還需要進行地面試驗和創(chuàng)建模型的方式讓這些技術手段結合在一起監(jiān)測和評定生態(tài)環(huán)境質量。監(jiān)測土地覆蓋時,不同時間段的相同地區(qū)覆蓋情況分類,獲得對應的土地利用信息,形成動態(tài)數據。在監(jiān)測時,了解土地覆蓋的實際情況,便于根據實際情況對土地合理使用。地面污染屬于生態(tài)環(huán)境污染中主要問題,在對地面監(jiān)測時,將污染的區(qū)域合理地劃分出來,并提出預防措施,減少地面污染。與此同時,對地表的溫度差進行排查,及時發(fā)現隱火區(qū),讓人們的生活和生產更有保障。

(四)在土壤環(huán)境保護和監(jiān)測中的應用

在環(huán)境治理的工作當中,土壤污染是重點內容,我國對于此方面的研究比較晚,一般為實驗室分析。部分研究人員利用傳感器光譜響應函數合理的轉換土壤光譜曲線,讓其成為一個工作波段,從而對土壤中的重金屬含量有效分析。研究表示,此種方式獲得的數據可以有效地評估土壤重金屬元素含量,這可以為遙感技術的使用提供依據。但是如果出現了土壤中沒有較高重金屬含量的情況,衛(wèi)星遙感上信號比較弱,這會對監(jiān)測產生影響。就目前來看,土壤環(huán)境遙感監(jiān)測廣泛使用在土地的水分以及地表溫度等多方面當中。使用近紅外和熱紅外的技術對土壤水分監(jiān)測所獲得的數據和實際情況基本吻合。在之后的研究中可以重視紅外、高光譜和高空間等技術對土壤污染的監(jiān)測,并創(chuàng)建對應的監(jiān)測平臺,強化城市和鄉(xiāng)村的監(jiān)測力度,做好防治工作。

(五)合理布設采樣站

1.功能區(qū)布點的方式

在環(huán)境污染的監(jiān)測中最常見的便是功能區(qū)布點的方法,一般使用在較為偏遠的地區(qū)。監(jiān)測時使用此種方式可以在不同的地點完成同步監(jiān)測,減少監(jiān)測成本,有較強的優(yōu)勢。而使用功能區(qū)布點方式的主要優(yōu)勢為:首先,將成本控制在最低的范圍當中;其次,適用范圍更廣,廣泛使用在各種污染源的監(jiān)測當中。而在實際使用時,對城市人口的分布情況進行統(tǒng)計,根據此情況在監(jiān)測中使用合理的方式完成工作,因為人口密集的地區(qū),監(jiān)測較為困難,需要提前制定計劃,并選擇合理的技術和方式,減少人群對環(huán)境監(jiān)測網絡的影響。環(huán)境監(jiān)測網絡體系應用時需避免周圍有大面積的植被或者綠化帶。功能區(qū)布點方式在城市中使用時,對其功能合理的布局,然后開展工作,并在整個布局當中嚴格根據相關的制度與要求完成布局,確保工作順利進行。

2.網格布點的方式

網絡布點的方式和上述所說的功能區(qū)方式都是常用方法,主要是將需要監(jiān)測的區(qū)域劃分為多個網格,然后選擇監(jiān)測采樣點,一般在兩條直線相交的位置當中,從而對監(jiān)測點周圍全方位的監(jiān)測?，F階段,環(huán)境監(jiān)測污染的網絡體系已經成熟,在布置的時候主要將保護此區(qū)域的環(huán)境當做基礎,然后通過每一個位置的布點收集監(jiān)測信息,對影響環(huán)境質量的因素詳細的分析和考察,包括周圍的建筑物、風向以及設備等,而這些因素均對數據的精準度產生影響,所以在布點的時候應該多加考慮。在發(fā)現數據受到影響時應該優(yōu)先檢查網格是否在設置的時候過小,如果出現過小的情況,對其大小及時調整,將所監(jiān)測區(qū)域的實際情況當做主要條件,保證網格的大小與其相符。

3.同心圓多方位布點的方式

在使用同心圓多方位布點的方式時應該根據所使用的技術以及監(jiān)測點實際情況制定完善的策略,觀察所在地區(qū)的地理特征以及氣候,保證策略針對性較強。環(huán)境污染監(jiān)測網絡體系受到多種因素的影響,主要是周圍的環(huán)境和居住的人群。此種方式設置時具有陷阱的特點,首先需要掌握污染源的流向,將污染源的發(fā)生地當做中心點,做出6個方位或者是28個方位的放射線,建立多個同心圓,一般情況下每一個圓的半徑在3厘米以內。需要注意的是,半徑在確定的時候應該結合當地的氣候以及污染源的排放量進行計算,也不是固定的。

結束語

衛(wèi)星遙感技術在環(huán)境保護當中可以發(fā)揮較大的作用,解決我國所出現的環(huán)境污染問題。但是在使用的時候依舊需要重視技術的更新與完善,保證應用效果可以進一步提升。而全方位、全天候的環(huán)境監(jiān)測和一體化的系統(tǒng)是不能缺少的內容,應結合實際情況完成對應技術和系統(tǒng)的使用,根據監(jiān)測數據做好污染防治工作,保證有更為良好的生活環(huán)境。