遙感技術在生態環境監測和綜合評價中的應用

鄧宇波　馮蓬　周文亮

摘要：近年來，世界各國都在大力發展環境遙感監測技術，并且取得了突破性進展，遙感技術在生態環境監測和綜合評價中的作用已經得到國際社會的高度重視與認可。盡管如此，全球化的環境問題依然呈現日益突出的現象，環境事故與環境災害頻繁發生，尤其是我國的生態環境，在未來的社會發展中，我國還必須要面臨著嚴峻的監測任務，因此對于在生態環境監測與綜合評價中發揮重要作用的衛星遙感技術有著迫切的需要。

關鍵詞：遙感技術；生態環境監測與綜合評價；應用

前言

1972 年美國發射成功第一顆地球資源衛星，通過資源衛星人類獲取了大量有關地球表面的衛星圖像，而從這開始，集合了電子、光學、空間、生物學和地學等學科領域的最新成就的遙感技術很快在世界范圍內得到了迅速發展和廣泛應用，如今遙感技術提供的數據空間分辨率已經從公里級發展到亞米級，重復觀測頻率也已經從以前的月周期發展到如今你的幾小時，且光譜波段跨越了可見光、紅外到微波， 光譜分辨率也從多波段逐步發展到超光譜，已經成為現代高新技術領域的重要組成部分，且遙感技術在生態環境監測與綜合應用中發揮著重要作用。由于傳統的生態環境監測與綜合評價依然是以人工調查方法為主，但這種調查方法耗資大、周期長，不能夠及時、準確反映環境變化的信息，而遙感技術就能夠解決這些難題，因此在未來的生態環境發展中，遙感技術將會成為中堅力量。

一、遙感技術簡介

遙感技術（簡稱RS）是指從遠距離感知目標反射或者是由自身輻射出去的可見光、紅外線結目標、電磁波等進行識別和探測的一種技術，并且在人造地球衛星發射成功后，遙感技術的得到了迅速的發展。例如航空攝影就是利用遙感技術進行目標拍攝。遙感技術種類比較多，按照利用的電磁波光譜段的分類標準，可以分為微波遙感、熱紅外遙感以及可見反射紅外遙感三種，按照遙感平臺的高度，又可以分為航空遙感、航天遙感和地面遙感三種。目前遙感技術主要由獲取信息、傳輸信息、存儲和處理信息等環節組成，遙感技術的系統核心是遙感系統，而獲取信息的遙感器是遙感系統的核心組成部分。遙感器的種類比較多，例如多光譜掃描儀、電視攝像機、照相機、成象光譜儀、合成孔徑雷達以及微波輻射計等，完成信息傳輸的設備是將遙感器獲得的遙感信息從遠距離平臺傳輸到地面站，信息處理設備主要包括圖象判讀儀、彩色合成儀以及數字圖象處理機等。

二、遙感技術在生態環境監測和綜合評價中的應用

（一）遙感技術在水質監測與評價中的應用

在水質監測方面，遙感技術主要是利用污染水與清潔水的反射光譜具有不同特征為基礎。清潔水的遙感影像顏色一般比較暗，尤其是在紅外譜段上更加明顯，當前陸地衛星的MSS、SPOT衛星的HRV數據以及TM影像數據都是在水質監測中通常使用的遙感數據，監測效果非常好。例如在監測水體石油污染時，由于石油膜表面比較平滑、致密，發射率低于水體但反射率也比水體高，石油和水體在光譜特性上有明顯的差別，因此在遙感監測中，可以利用多種方法進行監測，可以利用海水與油膜在微波波段的發射率不同或者是利用微波輻射法測量它們的亮度、溫度等，都能夠分開石油和海水。又如監測水體富營養化程度時，由于水體發生富營養化的一大明顯特征就是水體里具有大量的浮游植物，而這些浮游植物使得使得水體具有水體和植物共同的反射光譜特征，即在可見光波段，富營養化水體的反射率較低，而在近紅外波段，富營養化的水體反射率就比較高，當在彩色紅外圖像上時，富營養化水體一般呈現出紫紅色或者是紅褐色現象。因此，我們可以通過對水體中懸浮物質的數量、葉綠素含量等進行調查，以準確監測水體富營養化的程度。利用遙感技術可以實現對水體環境的動態監測，當水體環境受到污染時，可以利用建立的監控系統與監控網絡發出預警，并且顯示出水體環境被破壞的不良發展趨勢，從而為相關部門評價水體污染程度而采取措施提供有力依據。

（二）遙感技術在大氣監測與評價中的應用

在進行大氣環境監測時，主要是利用大氣遙感傳感器對大氣的狀態、結構以及變化進行監測。且所利用的電磁波譜主要是近紫外線到紅外線范圍、微波范圍。大氣傳感器的主要監測對象是大氣中的二氧化碳、甲烷、二氧化硫以及氣溶膠、有害氣體，由于遙感技術無法直接識別這些物質的三維分布，因而可以通過測量大氣的吸收、散射以及輻射的光譜，從而識別出這些物質。目前用于大氣環境監測的遙感技術分類標準不一，按照遙感平臺的不同，大氣環境遙感監測可分為地基遙感、空基遙感；按照電磁波輻射源的不同，又可分為主動式遙感技術和被動式遙感技術兩大類。例如在進行大氣氣溶膠監測時，由于大氣中的氣溶膠粒子來源比較復雜，而且氣溶膠本身不僅是污染物，還攜帶了許多有毒、有害的物質，因此通過監測大氣中氣溶膠物質的分布狀況就能夠推算出大氣的污染程度。

（三）遙感技術在生態植被監測與評價中的應用

自然生態環境的最好標志之一就是植被的生長狀況，如今隨著遙感技術的不斷發展，遙感技術能夠對植被的葉面積指數、合作用吸收和輻射、種類成分、化學成分等進行放射數據測定，因而遙感技術已經成為確定一些大型植被與生物物理、生態學參量之間關聯性的一種有利工具。目前，，SPOT數據、NOAA/AVHRR數據以及LANDSAT/TM數據在生態環境遙感監測方面的利用面非常廣，其TM數據具有覆蓋面積大、空間分辨率高的優勢，對于植被比較敏感，NOAA數據具有成像面積大、時空分辨率高，、基本不受地理條件限制、成本低等優勢，因而這兩項遙感技術深受人們的喜愛。通過利用遙感技術對植被生長狀況的監測，可以為相關部門提供評價當地生態環境的依據，從而采取有效的生態環境保護措施。

結語：

綜上所述，遙感技術在生態環境監測與綜合評價方面發揮著越來越重要的作用，并在未來中，隨著科學技術的不斷發展，各種學科的互相融合，遙感技術定會獲得更進一步的發展，其將會為人們提供更為有利的監測技術，保護人類社會與自然社會的和諧發展。

參考文獻：

[1]魏偉，石培基，周俊菊，頡斌斌，雷莉.基于GIS和組合賦權法的石羊河流域生態環境質量評價[J].干旱區資源與環境.2015（01）

[2]唐國滔.基于GIS的廣西北部灣經濟區生態系統服務價值評估[D].廣西大學.2012

[3]肖明.GIS在流域生態環境質量評價中的應用[D].海南大學.2011endprint