遙感技術在環境監測中的實踐與發展

齊爽　韓彥強

摘 要：基于衛星遙感技術的環境遙感監測，具有監測速度快、范圍廣、持續動態監測等優勢，可將遙感衛星技術與實地勘測相結合，能準確實時反映城市資源狀況和變化趨勢等，投入少、回報高，被應用于大氣、水質和固體廢棄物等實時監測和動態分析，為環境監測提供堅實可靠的技術保障。研制開發應用綜合多功能型的遙感信息技術是未來發展方向和趨勢，遙感技術是在現代物理學、空間技術、數學方法、計算機技術和地球科學理論的基礎上新興起的一門邊緣應用技術學科，是依據高空和外層空間的各種平臺，運用各種傳感器從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線等目標進行探測和識別，從而獲取反映地表特征的各種數據，然后經傳輸、變換和處理后從中提取有用信息，以實現研究地物空間形狀、位置、性質、變化及其與環境的相互關系。

關鍵詞：遙感技術 環境監測 實踐應用 發展趨勢

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0103-01

目前，遙感技術廣泛應用于國防、氣象、測繪、交通、工程、能源、災害監測與環境保護及國土資源勘查、農林牧漁業等多個學科和領域。隨著城市的快速發展和人口的增長，同時也帶來了一系列的城市污染問題，致使環境監測任務加劇，傳統的環境監測方式不僅耗費了大量的人力物力、調查周期漫長，還難以獲取理想的效果，不能及時、準確反饋城市環境實際情況。而現階段隨著科技發展應運而生的基于衛星遙感技術的環境遙感監測，具有監測速度快、范圍廣、持續動態監測等優勢，可將遙感衛星技術與實地勘測相結合，能準確實時反映城市資源狀況和變化趨勢，并及時精確的獲取到數據反饋，且投入成本低、回報高，無需現場采集樣本，能發現常規方法無法監測到的污染源，可實現對城市生態環境的實時監控及動態分析，為環境監測提供堅實可靠的技術保障。

1 遙感技術在環境監測中的實踐應用

遙感技術能對制定區域進行跟蹤測量，測出水中葉綠素、水溫、泥沙含量、水色等大部分微量元素的實際含量，還可測量出大氣溫度、濕度以及各種有害氣體濃度和分布情況等，也可在固體污染物測量方面發揮作用，快速獲取與污染有關的大氣生態效應、污染物分布及擴散情況、污染源位置、污染范圍等全方面信息。

1.1 遙感技術在大氣監測中的實踐應用

工業和人類生產生活排放的廢氣、煙塵、粉塵、揚塵及人工合成物質自然揮發的有毒有害氣體是破壞和污染大氣的主要污染源，災害性大氣污染主要是受沙塵暴影響。遙感綜合技術是現階段城市環境監測中監測和評價大氣環境質量的有效途徑，利用遙感影像的特征可進行大氣污染范圍、污染源位置、污染物擴散途徑監測，結合實地觀測數據可測定出大氣污染物含量，由此監測、評價大氣環境質量。

（1）有害氣體監測。受自然或人為條件影響造成的二氧化硫、氟化物等有害氣體污染，植被對紅外線反射能力會有所下降，植被紋理、顏色等外在特征也會發生異常，根據植被遭受一定程度污染后出現的這一特點，可利用間接解譯標志對污染情況進行監測分析。

（2）臭氧層監測。臭氧自身能夠吸收0.3微米以下的紫外線區中的電磁波，根據這個特性可采用紫外波段作臭氧層測定；當大氣中臭氧含量達到了一定高度時，受其影響，溫度就會隨之升高，此時也可利用紅外波段進行監測。

（3）沙塵暴監測。目前，主要運用遙感手段研究和監測沙塵暴的發生發展過程，通過衛星圖像具有的紅外通道可確定出沙塵暴出現位置，而且衛星圖像的高時間分辨率（如1 h重返）對大尺度的監測沙塵暴運動軌跡十分有利。

1.2 遙感技術在水質監測中的實踐應用

正常情況下，清潔水體反射率較低，吸收光的能力較強，其在遙感影像中表現出的色調較暗，而且這一特征反映在紅外譜段上時更為顯著，因此可利用清潔水與污染水的反射光譜作為監測依據，運用遙感影像特征對水環境進行監測分析，將水色指標及光譜特征作為水體遙感技術監測的主要依據。將衛星獲取的像片或磁帶數據中水面光譜資料正常水光譜資料作對比分析，然后利用微型電子計算機進行及時處理，即可探測到水源中各種污染情況；根據遙感技術監測范圍廣的特點，能夠在水體擴散時及時監測到污染物排放源、影響范圍和程度及其擴散方向，有利于盡快找出污染源。水體中污染物種類多且繁雜，通常將水污染劃分為廢水污染、石油污染、泥沙污染等多種類型，分別進行遙感監測。

（1）廢水污染監測。廢水中含有較多種類的懸浮物，而且廢水水色差異較大，呈現的特征曲線上的強度也各不相同。水體遭受廢水污染后，可利用多光譜合成圖像進行廢水監測，也可依據廢水中水溫差異特性采用熱紅外作監測分析。

（2）泥沙污染監測。隨著水體中懸浮泥沙含量的增加，水體反射量增加，反射峰出現“紅移現象”。高光譜遙感技術科探測水體泥沙含量，判斷懸浮泥沙濃度的最佳波段為0.65～0.85μm，含有各類土壤的水體在波長1 550～1 850nm、1 350～1 380nm的光譜反射率與泥沙含量呈明顯的線性相關，而且采用藍光波段和綠光波段反射率比值可判別兩種水體的渾濁度。

（3）石油污染監測。石油污染是港口和海洋常見的水污染現象，石油與海水存在較大的光譜特征差異，在很多光譜段上即可將石油與海水判別開。因此可利用遙感技術進行石油污染監測，確定水體石油含量和污染區的實際范圍，并能追蹤到污染源。

1.3 遙感技術在固體廢棄物監測中的實踐應用

城市環境污染還包括居民生活垃圾、工業垃圾、建筑垃圾以及混合垃圾等固體廢棄物，利用遙感圖像所具有的色調、色彩、形狀等特征尤其是采用航空熱紅外圖像可有效的調查監測到固體廢棄物堆場，確定污染物位置、范圍等。

2 環境監測遙感技術的發展

隨著環境監測工作對高精度遙感數據要求的日益增高，高性能的新型傳感器不斷得到研制開發，衛星遙感影像獲取技術正在向著高空間和高光譜分辨率的方向發展，熱紅外遙感技術將得到更為廣泛的應用，而且具有全天候全天時影像獲取能力的雷達遙感技術兼具對一些地物的穿透能力，今后也將得到推廣應用，同時以地球為研究對象的綜合對地觀測數據獲取系統已成為當前和今后一段時期內遙感技術發展方向之一。針對遙感信息模型方面，遙感信息機理模型得到了進一步的發展和拓寬，進行開發及綜合應用不確定性遙感信息模型及人工智能決策支持系統是未來重要的研究應用方向，充分利用環境污染遙感監測集成系統，開發集地理信息系統、環境污染遙感監測技術、全球定位系統及專家系統技術于一體的綜合多功能型遙感信息技術，且適宜環境保護領域應用，有利于環境科學性、合理性及智能化程度的提高，擴展環境監測應用范圍等，是環境遙感監測技術今后必然發展趨向。

3 結語

當前，環保工作是我國一項重要的基本國策，利用遙感技術加強環境實時監控，增強了資源環境動態監測能力及成效。在未來環境監測工作中，應加大遙感技術推廣應用力度，充分發揮遙感技術在保護生態環境平衡、提高人類生存環境質量中的重要作用。

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