衛(wèi)星遙感技術(shù)在現(xiàn)代氣象服務(wù)中的應(yīng)用

Application of satellite remote sensing technology in modern meteorological service

WU Yi

（Longsheng Meteorological Bureau of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Longsheng 5417Oo， China）

AbstractTo improve the quality of agricultural meteorological services provided by grassroots meteorological departments，thecurrentstatus ofthe basicapplicationofsatellteremote sensing technology wasanalyzed ingrassroots meteorological departments，and its specificapplication in modern meteorological services was explored.In termsof application status，itis necessaryto further identifyandanalyze monitoringobjects，accuratelylocate monitoring targets through product stacking，algorithm optimization and adjustment，and other operations； multiple remote sensing model calculation methods and data sources need to becombined to improve monitoring accuracy.In terms ofapplication，it is mainly used in 3 aspects： meteorological disaster prediction，agricultural production services，and environmental monitorng.Among them，in termsof meteorological disasterprediction，itcan beusedformonitoring floods，geology， meteorology，forests，etc.，providingdatareferenceforfloodcontrolanddisasterrelief，geological disasters，drought monitoring，forest fireprevention，etc.Interms of agricultural productionservice monitoring，itcan be used for crop growth pest and disease，yield evaluationandother monitoring，helping toreverse the growth parameters ofcrops，reduce economic losses caused by pests and diseases，and calculate crop yields.In terms of ecological environment monitoring， it can beused for monitoring atmospheric environment，waterpollution，solid waste，etc.，to helpaccuratelyassess the air qualityand evaluate waterqualityintheregion.Thisarticle provides references fortheapplicationofsateliteremote sensing technology in modern meteorological services.

Keywordsremote sensing technology； agrometeorological service；weather system monitoring；meteorological satellite

氣象衛(wèi)星是氣象監(jiān)測的重要工具之一，隨著科學(xué)技術(shù)的革新，觀測天氣的手段也日漸成熟，近年來遙感技術(shù)的突飛猛進(jìn)為連續(xù)、大范圍和高精度的氣象觀測提供更為出色的觀測效果。遙感監(jiān)測具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)精度高、傳輸速度快等優(yōu)點，其使得氣象預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性得到提升，氣象服務(wù)更具有針對性和及時性。對氣象遙感技術(shù)開展深入研究能幫助預(yù)報員做好短時臨近預(yù)報、長期氣候預(yù)報等各類氣象服務(wù)。

衛(wèi)星遙感技術(shù)在森林火險、農(nóng)作物長勢、生態(tài)環(huán)境變化等的監(jiān)測中應(yīng)用，具有不受天氣、環(huán)境條件限制的優(yōu)點，能及時準(zhǔn)確收集遙感資料，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減災(zāi)防災(zāi)提供重要參考，相關(guān)學(xué)者對遙感技術(shù)的應(yīng)用研究也逐漸深入。屈文旭1就衛(wèi)星遙感資料監(jiān)測氣象災(zāi)害進(jìn)行了研究，特別關(guān)注暴雨洪水及其衍生的滑坡、泥石流等災(zāi)害的遙感資料分析；常江分析了關(guān)于農(nóng)業(yè)災(zāi)害的遙感監(jiān)測手段，綜述了基于遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測農(nóng)作物病蟲害的發(fā)展過程；薛紅揚3就衛(wèi)星遙感資料在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中的應(yīng)用展開了研究，根據(jù)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)可準(zhǔn)確了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段，并根據(jù)天氣情況及時為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供具有針對性的氣象預(yù)報服務(wù)。韓燕等4將衛(wèi)星遙感資料與環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合，對水環(huán)境污染、大氣污染等方面做了詳細(xì)分析。隨著氣象服務(wù)要求的逐漸提高，衛(wèi)星遙感技術(shù)也需獲得相應(yīng)突破，特別是在實踐過程中如何針對具體服務(wù)對象準(zhǔn)確高效發(fā)揮作用是值得關(guān)注的問題，以更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)、生態(tài)等各個行業(yè)。

本文對衛(wèi)星遙感技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并探討其在氣象災(zāi)害、為農(nóng)服務(wù)和生態(tài)環(huán)境等方面的具體應(yīng)用。

1衛(wèi)星遙感技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用現(xiàn)狀

一方面，遙感圖像中的不同目標(biāo)物會表現(xiàn)出相似特性，容易導(dǎo)致氣象部門特別是基層對監(jiān)測對象產(chǎn)生誤判。因此，需對其進(jìn)行進(jìn)一步甄別與分析，通過產(chǎn)品疊加、對算法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整等操作，準(zhǔn)確定位監(jiān)測目標(biāo)。另一方面，由于不同的監(jiān)測時間、地理位置、下墊面等存在差異，遙感數(shù)據(jù)模型具有一定的時空局限性。因此，需結(jié)合多種遙感模型計算方法、數(shù)據(jù)源，提高監(jiān)測精度，但這也提高了遙感產(chǎn)品的制作難度，與自動站的實時監(jiān)測相比具有一定的滯后性，數(shù)據(jù)直觀性不高，其更適用于長期氣候研究或預(yù)測。此外，部分基層氣象服務(wù)站的觀測數(shù)據(jù)種類、手段較單一，遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用的普及度不高，氣象服務(wù)質(zhì)量有待提升。因此，需加大對遙感技術(shù)的應(yīng)用，以提供多樣化的氣象服務(wù)。

2衛(wèi)星遙感技術(shù)在氣象災(zāi)害中的應(yīng)用

2.1 洪水監(jiān)測

由于水面和陸地面的反射率存在差異，應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測積水區(qū)域，與正常情況對比，可精準(zhǔn)劃定洪水范圍；連續(xù)觀測比較，可得到水位變化情況，監(jiān)測預(yù)警洪水大范圍暴發(fā)的可能性，為防洪救災(zāi)提供數(shù)據(jù)參考。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測

衛(wèi)星遙感技術(shù)可應(yīng)用于監(jiān)測和預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害，如連續(xù)性降水和暴雨可能引發(fā)的泥石流、山體滑坡、塌方等地質(zhì)災(zāi)害。通過遙感圖像，觀測地理信息的連續(xù)變化，提升地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測能力。

2.3 氣象干旱監(jiān)測

干旱會造成地表植被缺水、干枯發(fā)黃，并在衛(wèi)星遙感圖上發(fā)生明顯變化。賈德偉等5對基于可見光和紅外遙感的農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測方法進(jìn)行研究，認(rèn)為土壤含水量是判斷干旱程度的重要指標(biāo)。通過遙感技術(shù)對植被覆蓋度和植被冠層溫度進(jìn)行反演，以計算土壤含水量，可達(dá)到旱情監(jiān)測的目的。此外，該技術(shù)也可實現(xiàn)對大霧、結(jié)冰等氣象的監(jiān)測，高分辨率遙感影像下能呈現(xiàn)豐富、精細(xì)的地理空間信息，在城市遭遇內(nèi)澇時，可通過遙感圖像對比分析道路淹堵路段。

2.4 森林火險監(jiān)測

部分氣象服務(wù)站在構(gòu)建氣象預(yù)警系統(tǒng)時，開發(fā)了森林火險監(jiān)測的遙感技術(shù)，通過林區(qū)異常高溫的分析，確定森林火險地點、范圍，為森林防火起到了積極作用。付迎春等運用遙感影像，基于火的熱力學(xué)特性，對森林火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)可見光反射波段在云體、煙霧下可對小火點進(jìn)行有效識別和分辨。李建輝等基于遙感技術(shù)對森林火災(zāi)的預(yù)警等級進(jìn)行研究，通過火災(zāi)遙感影像確定熱點個數(shù)，研究其與森林火災(zāi)相關(guān)的氣象參數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在氣溫偏高、降水偏少且大風(fēng)多的情況下，火災(zāi)預(yù)警等級較高。

3衛(wèi)星遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)中的應(yīng)用

3.1農(nóng)作物長勢監(jiān)測

利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對農(nóng)作物各個時期的長勢進(jìn)行監(jiān)測，可為種植戶提供更準(zhǔn)確、精細(xì)的氣象信息，加強(qiáng)田間管理，合理增施或控制水肥。付元元使用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行作物長勢參數(shù)推演，認(rèn)為高光譜遙感比多光譜遙感更能準(zhǔn)確反演出作物的長勢參數(shù)。廖欽洪1在使用遙感方法對作物長勢參數(shù)垂直分布的反演分析中發(fā)現(xiàn)，利用連續(xù)小波變換、離散小波變換、遺傳算法等方法，得到的數(shù)據(jù)精度高于利用植被指數(shù)反演的精度，可更好地觀察作物在不同時期的生長發(fā)育情況。

3.2農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測

利用遙感技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測甘蔗、小麥、水稻和玉來等作物大規(guī)模農(nóng)田中的病蟲害發(fā)生狀況，以深入了解病蟲害的發(fā)展趨勢，降低病蟲害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 作物產(chǎn)量評估

使用衛(wèi)星傳感器收集的傳感數(shù)據(jù)，經(jīng)過地面操作中心的處理后，可為大規(guī)模農(nóng)作物長勢研究提供數(shù)據(jù)參考，實現(xiàn)對農(nóng)作物產(chǎn)量指標(biāo)的估算。植物光合作用主要依賴其葉片，其綠葉面積越大，光合作用越強(qiáng)，產(chǎn)量可能會更高，可應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)觀察植物反射的光譜特征來揭示這一生物學(xué)信息。當(dāng)農(nóng)作物葉片受到病蟲害或干旱的影響，導(dǎo)致水分流失并使葉綠素數(shù)量下降時，其光合作用效率也會隨之降低；同理，農(nóng)作物在不同的生長和發(fā)育階段，其葉片的葉綠素含量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，所產(chǎn)生的遙感光譜特性也各異。因此，氣象衛(wèi)星可通過捕捉作物的生長情況，推算出該農(nóng)作物的收成。安秦等基于遙感數(shù)據(jù)，使用光能利用率模型對德惠市玉米種植進(jìn)行了估產(chǎn)研究，估算實驗區(qū)的總初級生產(chǎn)力（GPP），并根據(jù)GPP與農(nóng)作物產(chǎn)量之間的直接關(guān)系，得到農(nóng)作物產(chǎn)量。

4衛(wèi)星遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1大氣環(huán)境監(jiān)測

隨著對空氣質(zhì)量的需求與關(guān)注度不斷提升，各地正積極尋求有效的解決方案。應(yīng)用遙感技術(shù)可實時監(jiān)測大氣中的溫室氣體、大氣顆粒物濃度及臭氧層指數(shù)等參數(shù)，從而推斷大氣污染水平。這種方法既能節(jié)約人力和物力資源，又能準(zhǔn)確評估各地區(qū)的空氣良好狀態(tài)。

4.2水體污染監(jiān)測

常規(guī)監(jiān)測方法對水體污染進(jìn)行監(jiān)測的費用較為昂貴且操作困難。衛(wèi)星遙感技術(shù)通過多光譜頻道，能對水體進(jìn)行多方位監(jiān)測，主要監(jiān)測指標(biāo)有水體懸浮物、溫度、色度以及可溶性有機(jī)物等，從而對水量和水質(zhì)作出優(yōu)劣評價，為水體污染的監(jiān)測和治理工作提供科學(xué)依據(jù)。

4.3 固體廢棄物監(jiān)測

固體廢棄物主要包括建筑廢棄物和居民生活垃圾等，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對獲得的高分辨率圖像特征進(jìn)行解譯處理，能夠更詳細(xì)地識別固體廢棄物總量并進(jìn)行面積計算，以直觀展示城鄉(xiāng)固體廢棄物的分布情況、數(shù)量和種類。

綜上，本文對衛(wèi)星遙感產(chǎn)品的基礎(chǔ)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，探究衛(wèi)星遙感技術(shù)在現(xiàn)代氣象服務(wù)中的應(yīng)用，包括氣象災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測3個方面。衛(wèi)星遙感技術(shù)能較好地服務(wù)于現(xiàn)代氣象行業(yè)，基層氣象站利用衛(wèi)星遙感資料，可在氣象災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測、大氣環(huán)境監(jiān)測等多個方面提高氣象服務(wù)質(zhì)量。此外，農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)在基層氣象部門的職責(zé)中占有重要地位，充分運用衛(wèi)星遙感信息，對農(nóng)業(yè)狀況、農(nóng)作物病蟲害進(jìn)行監(jiān)測，預(yù)估農(nóng)作物產(chǎn)量，可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更具針對性的氣象預(yù)報服務(wù)。

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（責(zé)任編輯：楊歡）