DQZHAN技術(shù)訊：探究遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染也日益嚴(yán)重，環(huán)境監(jiān)測(cè)作為環(huán)境污染的重要手段，可以發(fā)揮直觀(guān)重要作用，隨著航空遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用在大氣、水質(zhì)、固體污染監(jiān)測(cè)等方面，比傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)具備了許多優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)遙感技術(shù)在環(huán)境各方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討。

一、前 言

目前我國(guó)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問(wèn)題依然嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在森林和草地生態(tài)功能退化、植被覆蓋率降低、水生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)、荒漠化速度加快、生物多樣化驟減、水土流失嚴(yán)重等問(wèn)題。環(huán)境管理和污染控制的主要手段之一即為環(huán)境監(jiān)測(cè)，其對(duì)于環(huán)境治理有著不可比擬的重要性。但是，我國(guó)幅員遼闊，導(dǎo)致地面環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)分布不集中，僅依靠傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及監(jiān)測(cè)臺(tái)站無(wú)法準(zhǔn)確及時(shí)的做出環(huán)境質(zhì)量報(bào)告和污染預(yù)報(bào)。為了滿(mǎn)足生態(tài)系統(tǒng)和人體健康應(yīng)對(duì)日益惡化的環(huán)境的需求，環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)需要進(jìn)行快速準(zhǔn)確的優(yōu)化改進(jìn)。由此，遙感技術(shù)逐漸被應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

二、環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

遙感技術(shù)從20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的對(duì)地觀(guān)測(cè)綜合技術(shù)，具體是指基于電磁波和地球表面物質(zhì)的相互作用，對(duì)地球的資源和環(huán)境進(jìn)行探測(cè)與分析，以此揭示地球表面各要素的空間分布特征和時(shí)空變化規(guī)律。可以利用遙感探測(cè)儀器，在不和探測(cè)目標(biāo)直接進(jìn)行接觸的情況下，記錄目標(biāo)物體的電磁波譜，從而對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行分析，不僅可以對(duì)大面積進(jìn)行同步觀(guān)測(cè)，還能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)的重復(fù)監(jiān)測(cè)，具有綜合性、可比性和經(jīng)濟(jì)型。

當(dāng)前此技術(shù)已經(jīng)被廣泛地用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域，仍舊以多空間分辨率、多時(shí)相遙感圖像等優(yōu)勢(shì)幫助人們分析環(huán)境自然資源等的時(shí)空變化規(guī)律，推動(dòng)著人類(lèi)和諧進(jìn)步和發(fā)展。

遙感技術(shù)在環(huán)境中的發(fā)展非常迅速，可以測(cè)出水體的葉綠色含量、泥沙含量、水色和水溫，還能夠監(jiān)測(cè)到大氣中污染氣體濃度分布，以及固體廢棄物的分布、堆放情況和影響范圍。除此以外，還能夠追蹤調(diào)查環(huán)境污染現(xiàn)象，并對(duì)污染源、擴(kuò)散程度、分布面積進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)污染損失進(jìn)行估算。全球環(huán)境的問(wèn)題也在不斷加劇，遙感技術(shù)具備的全球覆蓋、快速、信息量大等優(yōu)勢(shì)使其成為當(dāng)前有效的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段。

環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)根據(jù)可利用的波段分為可見(jiàn)光、反射紅外遙感技術(shù)和熱紅外遙感技術(shù)、微波遙感技術(shù)。

1、可見(jiàn)光、反射紅外遙感技術(shù)

此技術(shù)的原理是基于每個(gè)物體的反射率的差異性，通過(guò)記錄地球表面對(duì)太陽(yáng)輻射能的反射輻射能，來(lái)獲取目標(biāo)物體的信息，關(guān)鍵變量是大氣的純潔度、地物波譜特性和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。因此這類(lèi)技術(shù)通常用于檢測(cè)各種污染，目前發(fā)展已經(jīng)成熟。

2、熱紅外遙感技術(shù)

熱紅外遙感技術(shù)原理是一切物體輻射和其自身的溫度及種類(lèi)是相對(duì)應(yīng)的電磁波，針對(duì)的是地面電磁波的輻射源，主要探測(cè)其輻射性能，包括發(fā)射率和溫度。此技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大面積地表的溫度的分布情況進(jìn)行重復(fù)觀(guān)測(cè)。

3、微波遙感技術(shù)

微波遙感不僅具備全天候和全天時(shí)的觀(guān)測(cè)能力，還具有信號(hào)豐富、包含幅度相位極化等信息的特點(diǎn)，且對(duì)地球覆蓋層的穿透力也較強(qiáng)。微波在傳播過(guò)程中，由于傳播介質(zhì)的不穩(wěn)定使目標(biāo)預(yù)期會(huì)產(chǎn)生反射、散射、投射等現(xiàn)象，因此該技術(shù)基于經(jīng)驗(yàn)建立公式或模型，使信號(hào)和目標(biāo)物體能夠有一個(gè)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以推導(dǎo)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特性和物理特性，提高辨認(rèn)和識(shí)別目標(biāo)的能力。

三、遙感技術(shù)在環(huán)境各方面的應(yīng)用

1、水環(huán)境中的應(yīng)用

對(duì)水環(huán)境的遙感監(jiān)測(cè)是基于污染水與清潔水的反射光譜特征分析，清潔水體的反射率要低于污染水的反射率，而在遙感影像中，水體表現(xiàn)為暗**調(diào)，可以明顯地在紅外頻譜段上表現(xiàn)出來(lái)，因此，可以將水體光譜特性和水色作為水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。海洋在地球表面占面積約為70%，海洋可以緩沖太陽(yáng)輻射引起的大氣自然溫度變化，可以調(diào)整極端的氣候變化。因此其中的污染也是需要重視的。目前對(duì)于海洋的污染觀(guān)測(cè)主要是海水的顏色、表面溫度、表面粗糙度和表面坡度。遙感技術(shù)對(duì)海洋監(jiān)測(cè)體現(xiàn)在能夠提供天氣數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)探測(cè);進(jìn)行大面積的同步觀(guān)測(cè);能夠探測(cè)到遙遠(yuǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)。通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)海洋表面溫度而得到的數(shù)據(jù)可以通過(guò)繪制分析得到海洋的近況和風(fēng)力強(qiáng)度。

2、大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

大氣遙感原理是大氣中不同氣體中有微量成分，尤其是大氣污染的主要原因是氣溶膠含量和各種有害氣體無(wú)法被直接的遙感識(shí)別，而其中的微量成分有著固定的輻射和吸收光譜，因此可以通過(guò)測(cè)量這些成分的光譜而監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及變化。大氣遙感監(jiān)測(cè)主要是利用氣象衛(wèi)星對(duì)大氣的溫度及水蒸氣進(jìn)行定期的檢測(cè)，主要的電磁波譜是近紫外線(xiàn)到紅外線(xiàn)的范圍和微波范圍。大氣遙感監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)高新技術(shù)，靈敏度和分辨度都較高，還具有多組分、實(shí)時(shí)和快速監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。

3、土地和地面中的應(yīng)用

隨著全球變化問(wèn)題的不斷嚴(yán)重，要求數(shù)據(jù)可以描述大范圍土地的覆蓋特性，因此，以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的遙感技術(shù)可以依據(jù)多光譜掃描儀通過(guò)區(qū)分不同土地覆蓋類(lèi)型的光譜進(jìn)行分類(lèi)。地面發(fā)生污染后，污染區(qū)內(nèi)的植物的光譜和正常區(qū)域內(nèi)植物的光譜是有區(qū)別的，因此可以定期對(duì)地面的植物進(jìn)行分辨。對(duì)于建筑物，可以基于其高反射率和形狀的規(guī)則性進(jìn)行檢測(cè)。地面的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅可以可靠地對(duì)城市擴(kuò)大的規(guī)模及速度進(jìn)行跟蹤，還能夠?qū)Ω魺嵝圆畹慕ㄖ镌斐傻臒釗p失進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

四、結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用意義重大，也符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求，在今后會(huì)隨著高性能傳感器研發(fā)水平的提高，以及對(duì)遙感數(shù)據(jù)精度要求的增加，會(huì)朝著高空間和高光譜分辨率的方向有所發(fā)展，也將會(huì)在環(huán)境檢測(cè)中有更廣泛的應(yīng)用，也會(huì)更加有利于環(huán)境保護(hù)。