遙感技術在大氣環境監測中的應用研究

徐靜茹

（陜西省渭南市環境保護監測站 陜西渭南 714000）

近年來，隨著遙感技術水平的不斷提高，應用遙感技術監測環境的范圍也不斷擴大。因其具有成本低、速度快、實時性強、監測范圍廣、便于進行長期動態監測等特點，而成為大氣環境管理以及大氣污染管理的重要方法。

1 大氣環境遙感監測技術概述

遙感監測技術是一種不用直接接觸目標物就能對其進行分析、識別、判斷等的高自動化監測手段[1]。根據所利用的波段不同，遙感技術又可分為可見光、反射紅外、紫外遙感技術，微波遙感技術，熱紅外遙感技術三種。該檢測技術僅需要相關儀器，就能實現對有距離的現象或者目標物的觀測，其最為主要的特點就是無需采樣就能實現區域性的跟蹤和測量，并能迅速定位污染源以及污染的范圍，包括大氣污染物的擴散、分布等情況，以獲取大氣環境的全面信息的一種技術。

2 遙感技術在大氣環境監測中的應用

大氣環境遙感監測可分為地基遙感、空基遙感以及天基遙感，其中，地基遙感主要以地面作為遙感平臺。而空基和天基遙感則主要以飛機、宇宙飛船、高空氣球、衛星等作為遙感平臺。目前，應用最多的遙感技術包括主動式遙感監測技術和被動式遙感監測技術兩種。現介紹這兩種監測技術在大氣環境監測中的應用情況。

2.1 大氣環境主動式遙感監測技術的應用

大氣環境主動式遙感監測是一種由遙感探測儀自身向外界發出波束，然后被探測目標物所吸收和發射后發出回波，再經衛星檢測后顯示相關數據的監測技術。當前，機載或星載微波雷達屬于大氣環境的主動式遙感監測技術中的重要技術。而主動式雷達是必不可少的組成部分。主動式雷達指得是發射機在很短的時間內，通過天線將較窄的一束大功率電磁波脈發射至目標物，再接收目標物反射回來的回波信號的一種傳感器。因為物體存在差異性，因此，反射回來的回波信號的位相、振幅不同，這也是得以觀測到目標地物的距離、方向等數據的原因所在。很多國家自20世紀90年代就開始制定相應的空間雷達探測計劃，如美國NASA在1993年就開始利用裝有雷達的極軌衛星探測大氣中分布的臭氧、水汽、O3、NO3、SO2等成分的數據[2]。近年來，全球監測儀取得了很大的研究成果，并主要用于監測SO2、NO2以及一些鹵化物等痕量氣體對平流層、對流層臭氧化學中的影響作用。例如，有專家采用該項技術對2008年北京奧運會前后大氣中的CO柱濃度、靠近地面的質量濃度進行了監測，并得出北京大氣中的CO柱濃度較之前降低了19%，而靠近地面的質量濃度也降低了46%的結論。

2.2 大氣環境的被動式空基遙感監測技術的應用

在大氣環境的被動式地基遙感監測技術中，主要包括多波段光度計遙感、微波輻射計遙感、太陽直接輻射遙感技術等。其中，太陽直接輻射遙感技術在最為常用的一種監測技術，這是一種利用在大氣中日光能夠發生散射和衰減作用，進而對大氣的組成成分（主要包括CO2、大氣臭氧等）進行測量的監測方法。大氣環境的被動式地基遙感監測技術一般用于監測大氣中的有害氣體、突發性大氣污染事故、大氣熱污染源等。⑴監測大氣中的有害氣體：地球上會不斷產生NO、SO2等有害人體健康的氣體。植被等受這些有害氣體的影響，會出現不同的顏色變化、對紅外光的反射率下降等現象。遙感技術利用這一特點，將監測結果呈現在不同的像元上，然后通過對比分析像元信息和實際植被、土壤等信息得出污染物氣體的濃度信息。⑵突發性大氣污染事故的監測：以監測霧霾現象為例，霧霾是近年來影響我國，尤其是北方空氣質量的天氣現象。我國利用遙感監測技術和地理信息系統技術等收集了華東六省一市大氣中的相關數據，得出霧霾天氣頻發與熱島效應增強、風速降低、空氣濕度降低等因素密切相關[2]。⑶大氣熱污染源監測：遙感技術對大氣熱污染源的監測主要體現在監測城市熱島效應方面。城市熱島效應是城市化發展的必然產物，由于城市中聚集著大量的人口，生產生活所產生的大量熱量聚集在一定范圍內，繼而形成局部地區氣溫升高的現象。大氣遙感監測技術利用熱紅外遙感技術可測量出地物的溫度，同時根據熱效應的差異探測出熱源。除此之外，大氣遙感監測還可對熱圖像進行等量分割，繪制出等溫線，從而分析城市熱島的強度、分布特征等。

3 遙感技術在大氣環境監測中的應用展望

遙感技術正由單一遙感資料分析方式向多數據源、多時相的綜合分析方式方向發展,并更加注重分析事物的內在規律。未來遙感技術在監測大氣環境方面將發揮更大的作用。筆者認為，大氣環境遙感監測技術將向著以下方面發展：⑴向著定量化、集成化、全球化、系統化方向發展。其中，定量化成為大氣環境遙感監測研究的長久主題，為此，可建立大氣環境遙感監測的指標體系，因為后期的定量研究工作均需要根據這一指標體系展開工作。另外，定量化是實現大氣環境遙感技術的集成化、全球化、系統化的基礎條件。⑵主動和被動式衛星遙感的一體化：衛星遙感技術在大氣環境監測、保護、預測方面發揮重要作用。隨著衛星探測技術的不斷發展，大氣環境遙感器也應隨之不斷改進。而實現主動和被動式衛星遙感的一體化，提高探測技術的精確度，是今后研究的重點方向。大氣環境遙感監測技術也必然會在大氣污染控制以及環境管理中發揮越來越大的作用。

[1]曹國東.遙感技術在大氣環境監測中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2010(07):57,59.

[2]吳荷香，付建華.遙感技術在大氣環境監測中的應用[J].商品與質量·前沿觀察，2011(04)：104.