基于遙感的自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測研究

劉一君

(甘肅禎祺美尚工程設(shè)計(jì)有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 遙感技術(shù)介紹

1.1 遙感技術(shù)簡介

遙感技術(shù)其實(shí)就是利用了物質(zhì)的物理特性，物體是可以反射或者輻射電磁波的，遙感技術(shù)在探測領(lǐng)域的應(yīng)用就是通過電磁波來進(jìn)行參數(shù)分析，進(jìn)而得到具體的物體性質(zhì)的，具體的應(yīng)用就是利用觀測設(shè)備進(jìn)行操作(不同的物體具有各自不同的光譜特性)，從而獲取相關(guān)的信息[1]。遙感技術(shù)分為光學(xué)遙感、紅外遙感、微波遙感、高光譜遙感等，這些技術(shù)在大氣環(huán)境、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等方面都有著較廣泛的應(yīng)用。

1.2 遙感的分類

如果是根據(jù)遙感探測中的波長分類，可以將遙感大致分為四大類：紫外遙感(波長在0.3～0.38 μm)、可見光遙感(波長在0.38～0.76 μm)、紅外遙感(波長在0.76～14 μm)、微波遙感(波長在1～1 m)等；如果是根據(jù)傳感器的遙感平臺分類的話，可以將遙感分成航天遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)以及地面遙感技術(shù)等三大類[2]；如果是按照儀器的工作方式分類，可以將遙感分成主動式遙感技術(shù)和被動式遙感技術(shù)，主動式遙感技術(shù)就是通過傳感器向被探測的物體發(fā)出相應(yīng)波長的電磁波，然后通過反射回來的電磁波來獲取所需的物質(zhì)信息，被動式遙感技術(shù)則不會主動發(fā)射電磁波，而是直接接收目標(biāo)物發(fā)射的電磁波或者目標(biāo)物反射的電磁波來獲取相關(guān)信息；如果是按照記錄信息的方式可以將遙感分為圖像方式和非圖像方式；如果是按照應(yīng)用的領(lǐng)域可以將遙感技術(shù)分為自然生態(tài)環(huán)境遙感技術(shù)、氣象遙感技術(shù)等。

1.3 遙感技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢

遙感技術(shù)是一門綜合優(yōu)勢非常大的新型探測技術(shù)，通過在自然生態(tài)環(huán)境中的深度應(yīng)用，可以大大提高監(jiān)測工作的效率、轉(zhuǎn)變監(jiān)測工作的工作方式，更好地節(jié)約人力物力。

首先，相較于傳統(tǒng)的監(jiān)測模式，通過遙感監(jiān)測可以擴(kuò)大感測范圍，可以覆蓋更多的區(qū)域和面積。我國是一個幅員遼闊的國家，自然生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測工作所覆蓋的范圍自然十分廣闊[3]。遙感技術(shù)的綜合性和覆蓋范圍的廣闊性很好地符合了環(huán)境監(jiān)測的特點(diǎn)。比如說在自然條件十分惡劣的環(huán)境下，通過人工的監(jiān)測就比較麻煩，同時覆蓋的范圍也很小，而通過衛(wèi)星遙感技術(shù)或者利用飛機(jī)遙感技術(shù)就可以快速地獲取信息，同時所覆蓋的范圍也是非常廣闊的。

其次，通過遙感技術(shù)獲取的信息量十分廣泛，大大提高了工作的效率。不同于傳統(tǒng)的大多通過人力監(jiān)測的方式，遙感技術(shù)則是利用現(xiàn)代的飛行工具以及衛(wèi)星工具等，獲取的環(huán)境相關(guān)圖像和數(shù)據(jù)資料更加的全面具體。通過衛(wèi)星、飛機(jī)等可以實(shí)現(xiàn)大面積的覆蓋，大大提高工作效率，可以切實(shí)提高環(huán)境監(jiān)測工作的整體進(jìn)度[4]。同時，通過大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，大量的數(shù)據(jù)信息為今后的環(huán)境監(jiān)測建模工作和環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。

最后，遙感技術(shù)利用的是最新的科學(xué)技術(shù)，其采用的工作方式更是多種多樣，動態(tài)性十足，十分契合自然生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測工作。自然生態(tài)環(huán)境變化莫測，所以只能實(shí)時、不間斷地監(jiān)測，在常規(guī)監(jiān)測時因?yàn)楦鞣N原因難以開展的情況下，遙感技術(shù)便提供了可行的捷徑。而且針對于不同的環(huán)境，可以采用不同的工作方式，比如利用光波的方式、利用掃描的方式、衛(wèi)星探測的方式等，手段豐富、技術(shù)先進(jìn)。

2 遙感技術(shù)在自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用特點(diǎn)

遙感技術(shù)是一項(xiàng)綜合的對地觀測技術(shù)，它利用電磁波和地球物質(zhì)的相互反射，對相關(guān)資源和環(huán)境進(jìn)行探測分析。從而來獲取各種環(huán)境要素的相關(guān)特征。利用專業(yè)的遙感探測裝置，通過電磁波的反射情況，就可以直觀地獲取環(huán)境信息，進(jìn)行分析處理[5]。同時，遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全區(qū)域的實(shí)時、同步觀測工作，綜合性非常強(qiáng)。因此，遙感技術(shù)在自然生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測工作中具有十分廣闊的應(yīng)用前景，讓人們能夠更好地分析環(huán)境的時空變化規(guī)律，更好地服務(wù)于環(huán)境的治理工作。遙感技術(shù)的發(fā)展十分迅速，在當(dāng)前，可以通過遙感技術(shù)探測出水體中重金屬含量、泥沙含量、水溫等，可以探測出大氣環(huán)境中污染氣體的濃度情況以及固體污染物的分布、影響范圍等。對于環(huán)境污染的情況，也可以進(jìn)行實(shí)時跟蹤預(yù)報(bào)，也可以對環(huán)境污染的損失進(jìn)行估算等。當(dāng)前我國環(huán)境問題突出，遙感技術(shù)通過其覆蓋范圍的廣闊性、快速性以及技術(shù)先進(jìn)性成為環(huán)境問題治理中十分有效的監(jiān)測手段。

3 遙感技術(shù)在自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用

3.1 遙感技術(shù)在水環(huán)境中的監(jiān)測應(yīng)用

首先，物質(zhì)都是具有特定的發(fā)射光譜的，比如說水環(huán)境中的純凈水源，其反射光譜所對應(yīng)的是暗色的[6]。可以理解為不同的水體所對應(yīng)的顏色肯定是不一樣的，遙感技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用就是利用這一特點(diǎn)，通過遙感技術(shù)可以采集到對應(yīng)的水體數(shù)據(jù)，再通過不同的光譜特征就可以判斷出相應(yīng)的污染源，另外，遙感圖像技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中也有著很廣泛的應(yīng)用，通過該項(xiàng)技術(shù)可以探測出特定區(qū)域內(nèi)的水體溫度的差異、不同水體的水色指標(biāo)等?？傊?，通過該項(xiàng)技術(shù)在水環(huán)境中的深度應(yīng)用，可以很好地辨析污染來源，確定污染物的具體參數(shù)信息。最后，通過遙感技術(shù)的應(yīng)用，再結(jié)合大數(shù)據(jù)分析處理，也可以將污染情況建立起一套對應(yīng)的評價模式，根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系值對今后水污染情況進(jìn)行定量的分析。再根據(jù)具體的情況可以采取相應(yīng)的應(yīng)對辦法[7]，針對性地改善水污染問題。

3.2 遙感技術(shù)在大氣污染中的監(jiān)測應(yīng)用

大氣污染的監(jiān)測工作其實(shí)是非常復(fù)雜的，開展監(jiān)測工作首先要確定出大氣污染物的具體分布情況，要確定實(shí)際的受污染情況，最后還要分析污染物擴(kuò)散的趨勢及影響的范圍等，傳統(tǒng)的大氣監(jiān)測工作是非常局限的，由于其特定的空間屬性，難以進(jìn)行全面的探測，而且大氣污染情況也更加的復(fù)雜多樣，而通過遙感技術(shù)的應(yīng)用就變得方便多了，比如通過遙感技術(shù)定性探測植被的葉片信息就可以得知大氣污染的輕重程度，因?yàn)槭芪廴救~片和未受污染葉片的顏色是大不相同的，或者說受污染葉片的光譜反射和未受污染葉片的光譜反射區(qū)別很大。大氣污染物的主要來源還有O3、CO、硫氫化物、鹵代烴、氮氧化物等，還有漂塵等部分固體污染物，這些污染物來源給大氣監(jiān)測工作帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，通過遙感技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)全面的大范圍的監(jiān)測[8]。因?yàn)楦鞣N污染源都有各自特定的波長特性，通過遙感技術(shù)可以定性、定量地測出污染物的波長，再對比波譜圖就可以辨別出具體的污染源。當(dāng)然還有懸浮顆粒物或者是其他未知的污染源，利用遙感技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的光化學(xué)設(shè)備鑒別出對應(yīng)的物理特征。進(jìn)而進(jìn)行分析處理，最終確定具體的污染來源，從而做出準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)和制訂相應(yīng)的治理辦法。相較于傳統(tǒng)的監(jiān)測方式，遙感技術(shù)的深度應(yīng)用在大氣污染的監(jiān)測方面也能做到更加的立體全面。而且相對于傳統(tǒng)的監(jiān)測模式，這種監(jiān)測方式就更加方便、簡單，范圍也更加廣泛，大大提高了工作的效率。而且相關(guān)的信息來源也會更加廣泛，可參照性也更強(qiáng)，再通過平臺對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而制定出相應(yīng)的措施，促進(jìn)環(huán)境問題的改善，進(jìn)一步地推動生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。

3.3 遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

遙感技術(shù)在城市中的應(yīng)用是十分廣泛且十分重要的。比如說城市大氣污染情況解析、城市熱島效應(yīng)等，又比如TM圖像技術(shù)，可以清楚地呈現(xiàn)城市的各種變化，然后再通過進(jìn)一步的分析處理得到城市布局的合理性，通過探測城市道路的距離面積、綠化比例、各種水污染情況等，整體評價城市的綜合環(huán)境質(zhì)量，確定生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系，為城市的發(fā)展規(guī)劃提供寶貴的數(shù)據(jù)支撐。同時，對于城市來說，垃圾的分類處理是每個城市都要面臨的公共問題，通過遙感技術(shù)可以甄別出不同類型的垃圾，更好地為城市綠化帶來方便。同時也更好地節(jié)省了垃圾處理的人工成本。

3.4 遙感技術(shù)在大規(guī)模工程建設(shè)中的應(yīng)用

首先，一項(xiàng)工程的開展是需要以地質(zhì)和地表信息鑒定為基礎(chǔ)的。而通過遙感技術(shù)可以科學(xué)地鑒別出該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)基礎(chǔ)，從而確定該區(qū)域是否適合開展大規(guī)模的工程項(xiàng)目建設(shè)。比如我國的三峽大壩工程建設(shè)，工程工程量巨大，而且深刻改變了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、地表以及水文特征。在建設(shè)大壩時就必須做好一系列的調(diào)查工作。比如大壩建設(shè)所帶來的泥石流危害預(yù)測、大壩蓄水流經(jīng)的區(qū)域城市、地表的環(huán)境情況等，如果采用人工的方式進(jìn)行調(diào)查，難度、工作量都會十分龐大，難以具體實(shí)施或者說用時太長。而通過遙感技術(shù)可以清晰地分析出這些問題，并且投入的人力、物力也會更少，質(zhì)量也會更高。最后，我國當(dāng)前通過遙感技術(shù)確定了西部地區(qū)的冰川占了全國冰川面積的一半，融雪水的儲量相當(dāng)巨大，這放在以前是難以確定的。

3.5 建立起一套環(huán)境立體及動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

生態(tài)環(huán)境每時每刻都在發(fā)生著變化，因此，環(huán)境監(jiān)測的一個很重要要求就是要做到實(shí)時性、動態(tài)性，實(shí)現(xiàn)全方位、全時段的環(huán)境監(jiān)測。傳統(tǒng)的人工監(jiān)測肯定是不行的，面臨著諸多的問題，因此，可以利用遙感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)?；谶b感技術(shù)的全時段監(jiān)測，通過挖掘區(qū)域內(nèi)不同時段的數(shù)據(jù)信息，再進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析處理，就可以得到特定區(qū)域內(nèi)的變化規(guī)律或者說是變化情況，在此基礎(chǔ)上，依托于海量的數(shù)據(jù)資源可以建立起一套完備的評價系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境變化的趨勢預(yù)測，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測目的。再者，生態(tài)環(huán)境工作涉及廣泛，因此，各個區(qū)域應(yīng)該形成一個有機(jī)的整體，而通過遙感技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)整體的、立體的監(jiān)測工作?？傊ㄟ^遙感技術(shù)可以更好地開展各項(xiàng)復(fù)雜的工作，而海量的數(shù)據(jù)資源為今后的各項(xiàng)工作也提供了寶貴的借鑒，一定要利用好遙感技術(shù)更好地開展自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作，做好環(huán)境治理和保護(hù)工作。

4 遙感技術(shù)在自然生態(tài)環(huán)境應(yīng)用中的不足之處和發(fā)展趨勢

當(dāng)前，我國的環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，多個城市出現(xiàn)的惡劣霧霾天氣、暴雨災(zāi)害等，這些自然環(huán)境問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的日常生活出行。環(huán)境監(jiān)測是預(yù)防和治理自然生態(tài)環(huán)境的重要技術(shù)，遙感技術(shù)在監(jiān)測領(lǐng)域的深度應(yīng)用也幫助我們得到了豐富的數(shù)據(jù)資源，在天氣預(yù)報(bào)、空氣質(zhì)量發(fā)布等方面有著很好的效果。但是由于遙感探測實(shí)時、動態(tài)等諸多優(yōu)點(diǎn)也帶來龐大的遙感數(shù)據(jù)資源，每天都會產(chǎn)生巨量的遙感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的存儲就成了一個很大的問題。同時，存儲完畢后，海量數(shù)據(jù)的分析處理和具體的數(shù)據(jù)挖掘辦法也十分的匱乏。

大數(shù)據(jù)作為當(dāng)前階段的朝陽產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛，時空大數(shù)據(jù)的發(fā)展更是走在前沿。大數(shù)據(jù)的發(fā)展有利于遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的進(jìn)一步深度運(yùn)用。人們必然會找到更多的大數(shù)據(jù)分析方法，對于海量數(shù)據(jù)的處理能力也會得到長足的進(jìn)步。通過對海量數(shù)據(jù)的分析處理所得出的關(guān)鍵信息必然會給環(huán)境的治理和保護(hù)給與巨大的幫助。比如在未來，各個國家可以通力合作，實(shí)行資源共享，利用全球的衛(wèi)星資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享，建立起一套基于全球的遙感監(jiān)測系統(tǒng)，幫助各個國家合理地開發(fā)地理環(huán)境，保護(hù)好地球的資源。當(dāng)然，除了遙感技術(shù)，還有全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等，通過對這些技術(shù)的深度合作開發(fā)利用，可以很好地保護(hù)地球自然生態(tài)環(huán)境。在未來，隨著物流網(wǎng)的發(fā)展，遙感監(jiān)測的全區(qū)域覆蓋也變成了現(xiàn)實(shí)。依托于物聯(lián)網(wǎng)，可以布設(shè)越來越多的監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)測的準(zhǔn)確性也會大幅度的提高。通過遙感技術(shù)就可以更好地處理各個區(qū)域內(nèi)的環(huán)境問題，通過各種有效的手段去治理環(huán)境污染，去改善自然生態(tài)環(huán)境。

5 結(jié)束語

當(dāng)前全球的自然生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，須引起重視，而遙感技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)有效的環(huán)境監(jiān)測方法，應(yīng)該得到深度的運(yùn)用，遙感技術(shù)在自然生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)上發(fā)揮著重要的作用，只有繼續(xù)加大對遙感技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地促進(jìn)自然生態(tài)環(huán)境的治理和改善，進(jìn)而更好地帶動經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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