遙感技術在大氣環境監測中的應用

王 鵬

（許昌市環境監測中心河南許昌461000）

遙感技術在大氣環境監測中的應用

王 鵬

（許昌市環境監測中心河南許昌461000）

近年來，隨著我國經濟水平和科學技術的快速提升，工業建設得到了突飛猛進的發展，但工業建設發展的同時所造成的大氣環境污染問題已經逐漸影響到人們的健康，一定程度上抑制了區域經濟的發展。通過常規的監測方法檢測區域性大氣環境質量結果不夠準確，同時還要浪費大量的人力物力財力，而遙感技術的出現給大氣環境監測工作提供了技術保障。作為監測大氣環境的主要技術手段，遙感技術能夠實時監測到大面積大氣污染事故，便于相關部門以此為依據進行應急方案的制定，確保方案的科學性、準確性和合理性。本文主要圍繞遙感監測技術的原理，重點分析了在大氣環境監測中遙感技術的應用情況以及我國大氣環境遙感監測的進展及展望，以期能為有關方面的需要提供參考借鑒。

遙感技術；大氣環境監測；應用原理

隨著社會的發展和科學技術的進步，現如今，環境監測技術有了一定的提升，從之前的瞬時人工監測到如今連續自動監測的不斷進步與發展，使監測數據更加準確，不過仍然存在一定范圍的局限性。在監測某些區域的大氣環境質量情況時，其結果不夠精確，而且需要較大的資金投入。而遙感技術監測的出現完美的解決以往環境監測工作中存在的眾多問題，遙感技術不但具有較快的速度和較低的成本，而且具有廣泛的檢測范圍，不僅能夠保持動態監測的長期性，而且能夠準確的定位到平時無法發現的污染源及其擴散的方向，進而能夠實現環境治理的準確度和及時性。

1 遙感監測原理

所謂的遙感技術，就是通過儀器對一段間隔以外的物體或發生的某種現象進行實時的觀測。遙感監測技術能夠減少對物體或某種現象的直接接觸，在遠處即可獲得所需要的信息，同時及時的辨認和分析該信息。在世界范圍內，遙感技術屬于先進的大氣環境監測技術，遙感技術由于具有眾多的優勢而得到廣泛應用，它在對污染源進行定位以及跟蹤時不需要采樣就能夠完成；它能夠將自動報警裝置設置在技術應用中，如果出現了污染源，報警裝置就能夠對污染源對監測，對污染范圍以及在大氣中的擴散進行自動跟蹤。遙感監測一般可分為五種類型：一是紫外監測，二是可見光監測，三是微波遙感技術；四是熱紅外遙感技術；五是反射紅外遙感技術。

2 遙感監測技術在大氣環境監測中應用

遙感技術可劃分為多種工作方式，通常我國所用到的遙感監測方式為主動式遙感監測和被動式遙感監測。前者一般是將波束或次波束通過遙感探測儀器自身向外發出，與被探測的物質吸收、反射等相互作用后產生回波，隨后利用衛星及時檢測這些回波；后者則是通過太陽光完成的，物體受到陽光的照射，對太陽光不同的吸收、反射和折射，另外加上接收物體自身所發射的紅外光，進而很好的測量出大氣成分。

2.1 檢測大氣氣溶膠

在大氣中，很多固、液態的可見與不可見得微粒或其他物質被稱為氣溶膠，它的范圍也包括人們常常討論的煙、霧、霧霾等。在遙感技術沒有普及的時候，大氣中的氣溶膠很難通過大氣環境監測技術發現并檢測。但是在大氣監測中，遙感監測技術的應用能夠通過超高分辨率的衛星實時的監測到氣溶膠空間具體的分布與其運動變化的趨勢，將地面監測中存在的不足進行很好的彌補。

2.2 監測沙塵暴

在我國所出現的自然災害中，沙塵暴發生的幾率較高，它對人們的正常生活和生態環境造成了嚴重的影響，與此同時還使大氣污染更加嚴重。沙塵暴具有突發性強、危害性大等特點，它也屬于大氣氣溶膠的一種。1993年，我國科學家首次通過遙感技術對北京和天津的沙塵暴特性進行了監測，通過對數據的分析能夠看出在出現沙塵暴時，可見光通道1和2的反射率有上升的趨勢，不斷增大的強度會導致反射率越來越大。現如今，通過長期的監測能夠看出，紅外通道數據能夠準確的確定出沙塵暴的位置，同時也能夠非常準確的監測出大尺度沙塵暴的運動軌跡。

2.3 監測臭氧層

在保護地球上的人類以及其他動植物時，臭氧層均起到了至關重要的作用，在進行大氣環境監測時，臭氧層的變化情況能夠通過遙感技術進行有效監測，空洞形成的位置也能夠通過遙感技術進行全面掌握。

2.4 監測有害氣體

在地球上，人和其他生物的生活會導致SO2、NO2等有害的氣體不斷地產出。當SO2、NO2等有害氣體對植物造成污染以后，會導致其對紅外光的反射率不斷下降，而它的顏色的變化以及動態標志不同于正常植被所呈現的顏色。科研人員能夠通過這一特點研究和分析植物的污染情況。在不同的像元上衛星遙感對植物的監測會有所呈現，人們能夠將像元信息用自己的標準對比實際的土壤、植被、水體等，隨后分析兩者之間的相關內容，分類對照這些不同的像元信息。污染氣體的信息與這些不同的像元信息相疊加以后，能夠使污染物氣體累加濃度信息得以顯現。

2.5 監測城市熱島效應

所謂的城市熱島效應，就是人口在城市內大量聚集，導致呼吸、取暖、自身的大量熱量聚集于城市的某一范圍內，出現了該地區的氣溫明顯比周圍區域高的現象。城市熱島不僅是城市現代化發展的趨勢，同時也是大氣熱污染現象。在進行大氣遙感監測時，地物的溫度能夠通過熱紅外遙感進行測定，通過一定差異的熱效應將熱源有效的探測出來。通過遙感技術等量分割熱圖像，對區域正常情況下的等溫線進行正確的繪制，如果溫線變化在之后的檢測中被發現，就能夠表明影響溫度變化的因素在這個地方存在。所以，大氣遙感監測能夠對城市熱島的時空分布特征、強度等進行準確的分析。

3 我國大氣環境遙感監測的進展及展望

3.1 利用遙感技術監測大氣污染與污染源

比如在某省通過紅外掃描儀監測某露天煤礦時，對礦坑上空逆溫層的形成與大氣污染物擴散的關系進行了詳細分析，對產生污染的條件有了一定的掌握，這些數據有利于露天礦的污染防治和預測預報工作；某省環保研究部門與中國環境科學研究院聯合在某市以大氣污染為監測目標，進行了持續的遙感監測；北京環保部門通過航空遙感技術分析了市區規劃的煙囪高度及分布。

3.2 利用植物受污染的變化監測污染點

通過遙感技術，能夠使植物的季相節律變化和遭受污染后的反應差異在遙感圖象上得以呈現，通過植物受到污染所呈現出來的特性進行大氣污染的演練，比如進行大氣污染的范圍、程度和擴散變化的確定，如在進行津渤環境遙感試驗時，能夠通過樹冠影像的色調和大小在遙感圖像上呈現出的差異，對二氧化硫和酸氣、氟化氫等典型污染場進行圈定。

3.3 利用地面采樣分析污染源

將遙感圖象結合地面采樣的結果進行有效的分析，比如利用遙感技術對津渤環境進行檢測時，通過樹木葉片的采集進行含硫、含氯量，以及樹皮的pH值的測定，從而很快能夠分析出二氧化硫、氯氣、酸霧的污染。

3.4 利用遙感技術監測上空污染

在對污染地區上空進行分層采樣時，可以通過飛機進行大氣監測儀器的攜帶，隨后分析處理這些數據，比如在監測某市大氣氣溶膠、飄塵、二氧化硫的時空分布特征和運移規律時，通過該方式能夠準確的對上空污染情況進行測量。

近年來，我國不斷增加的環境污染物排放總量導致污染范圍呈現出逐漸擴大的趨勢，因此需要對大氣環境污染變化進行密切監視，對大氣質量現狀及未來的變化趨勢進行全面掌握。面對日益嚴峻的環境污染，需要大力發展大氣環境遙感探測技術，確保我國環境衛星監測與預報系統得到及時的建立與完善，并使其與地面環境監測網相結合，對大氣成分的變化、大氣污染與污染源、大氣溫度和密度以及地表溫度和云的物理特性等進行共同監測。與此同時，在大力發展大氣環境遙感監測技術的同時，要使其與對地觀測技術相結合，對國際上資源環境衛星系統進行充分利用，引進國際先進的監測技術，對我國的大氣環境遙感監測技術加大發展力度，同時將現有的環境監測網點和常規監測方法進行充分利用，通過遙感技術結合地面監測的方式，使我國大氣環境遙感監測系統得到不斷完善和提升。

4 結語

總言而之，遙感技術不但能夠準確、動態的監測出較大范圍內的大氣環境污染情況，實時的監測出大氣環境污染變化趨勢，而且能夠快速準確的定位大氣環境污染事情的發生，跟蹤大氣環境污染的發展以及監測大氣環境污染的停止時間，從而對其采取相應的措施，使大氣污染造成的損失大大降低。在今后的大氣環境污染治理中，遙感監測技術所發揮的作用依然舉足輕重，還能夠有效的延伸到水環境、生態環境等眾多領域。

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[2]羅宇翔,陳娟,鄭小波.近10年中國大陸MODlS遙感氣溶膠光學厚度特征[J].生態環境學報,2012,21（5）.