中國(guó)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展及若干前沿問(wèn)題

劉勇

摘要：近20年來(lái)，我國(guó)的環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)工作逐漸成為國(guó)家環(huán)境保護(hù)的主戰(zhàn)場(chǎng)，中國(guó)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)，成為國(guó)家環(huán)境管理決策不可或缺的重要技術(shù)手段，具有重要的支撐作用。鑒于建立最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度、科學(xué)治污、精準(zhǔn)治污和依法治污的新形勢(shì)和新要求，中國(guó)的遙感環(huán)境監(jiān)測(cè)面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。借助遙感技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，可以更客觀地反映環(huán)境發(fā)生的變化，并利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為相關(guān)部門(mén)提供解決環(huán)境問(wèn)題的指導(dǎo)意見(jiàn)或方法。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè);高性能環(huán)境衛(wèi)星;大數(shù)據(jù)

隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的快速發(fā)展，新時(shí)期的污染防治、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)保護(hù)監(jiān)測(cè)、環(huán)境績(jī)效和生態(tài)績(jī)效評(píng)價(jià)、環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等對(duì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求，以土壤采樣為主的傳統(tǒng)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)已不能滿(mǎn)足環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求。盡管遠(yuǎn)程環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)使準(zhǔn)確記錄環(huán)境變化和提供環(huán)境變化原因的信息成為可能，從而使相關(guān)技術(shù)人員和環(huán)保部門(mén)能夠保護(hù)環(huán)境并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，但環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題。

1環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀

中國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)起步很晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，雖然已經(jīng)引入了一些監(jiān)測(cè)，但監(jiān)測(cè)的技術(shù)和環(huán)節(jié)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，但還不完善。對(duì)現(xiàn)有環(huán)境模型的監(jiān)測(cè)會(huì)產(chǎn)生分析報(bào)告，為主管部門(mén)的環(huán)境管理提供必要的信息支持。在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，不同的監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)形成了各自的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。另一個(gè)原因是，環(huán)境監(jiān)測(cè)在儀器質(zhì)量方面也有很大的改進(jìn)。

1.1水環(huán)境監(jiān)測(cè)

這種監(jiān)測(cè)技術(shù)主要以地理信息系統(tǒng)為信息平臺(tái)，然后對(duì)水流、水體變化、沉積物和其他各種材料進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。遙感技術(shù)的使用使監(jiān)測(cè)更加有效，并改善了對(duì)氮含量和pH值等更詳細(xì)方面的監(jiān)測(cè)。中國(guó)內(nèi)陸水域受到浮游植物、懸浮物和有色可溶性有機(jī)物等有色水生元素的綜合影響，水的光學(xué)特性復(fù)雜，在空間和時(shí)間上高度異質(zhì)，因此很難將國(guó)際公認(rèn)的遙感反演算法應(yīng)用于清潔海水。在過(guò)去的20年里，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境衛(wèi)星應(yīng)用中心與南京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院空間創(chuàng)新研究所合作，持續(xù)開(kāi)展研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)活動(dòng)，系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)關(guān)鍵遙感技術(shù)。葉綠素a、懸浮物、透明度、水華、黃塵、營(yíng)養(yǎng)狀況指標(biāo)、污水異味、碳?xì)浠衔镂廴尽⒚嬖次廴竞惋嬘盟踩龋㈤_(kāi)發(fā)了基于國(guó)家衛(wèi)星和其他多源遙感數(shù)據(jù)的遙感系統(tǒng)。基于國(guó)家衛(wèi)星多源遙感數(shù)據(jù)的遙感技術(shù)和水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)將以國(guó)家衛(wèi)星和其他遙感來(lái)源的多源遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。該系統(tǒng)旨在解決衛(wèi)星和地球觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的空間不匹配問(wèn)題，用于水生環(huán)境的遙感。為了同化遙感數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)連續(xù)的地球觀測(cè)系統(tǒng)，即流體力學(xué)模型。

1.2大氣污染監(jiān)測(cè)

目的是利用紅外、微波、激光、聲學(xué)和計(jì)算機(jī)電子方法了解大氣信號(hào)產(chǎn)生和傳播的機(jī)制和物理規(guī)律，提取不同大氣狀態(tài)下的大氣信號(hào)特性，并獲得大氣遙感的定量方程。描述大氣信號(hào)的物理特性與大氣濃度、運(yùn)動(dòng)和氣象特征的空間分布之間的關(guān)系，最后發(fā)展一種基于大氣信號(hào)的物理特性獲取大氣信息的理論和方法。從大氣信號(hào)的物理特性中提取大氣信息的理論和方法。大氣成分對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁波的吸收使得這些成分的水含量可以在遠(yuǎn)處被檢測(cè)到。空氣污染監(jiān)測(cè)主要包括在不同地點(diǎn)對(duì)空氣污染物進(jìn)行采樣，隨后利用遙感技術(shù)分析空氣中的污染物，從而分析其擴(kuò)散特性，以及監(jiān)測(cè)和分析污染物的擴(kuò)散情況、擴(kuò)散條件和暴露范圍。以便及時(shí)為進(jìn)一步處理空氣污染提供必要的數(shù)據(jù)和信息，及時(shí)編制空氣污染治理方案，并采取有效措施防止和控制擴(kuò)散，盡量減少空氣污染對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的損害。

2.環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題

利用環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)可以提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，及時(shí)提供環(huán)境中各種污染物的含量信息，這對(duì)解決問(wèn)題和應(yīng)急計(jì)劃非常重要。然而，在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有效應(yīng)用環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方面仍然存在一些困難，特別是在以下問(wèn)題上。

2.1監(jiān)測(cè)結(jié)果很難全面反映環(huán)境質(zhì)量

環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中的技術(shù)限制使得監(jiān)測(cè)結(jié)果難以充分考慮環(huán)境質(zhì)量，這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)有幾個(gè)方面。首先，許多監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)沒(méi)有充分分析和處理環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，因?yàn)樗鼈兲幚肀O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、分析監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和比較監(jiān)測(cè)管理方法的方法很簡(jiǎn)單。然而，由于缺乏對(duì)使用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)價(jià)值的全面分析和驗(yàn)證，無(wú)法提供環(huán)境質(zhì)量的完整情況。第二，環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)不夠詳細(xì)。區(qū)域之間的環(huán)境條件存在差異，應(yīng)該反映在監(jiān)測(cè)中，但由于監(jiān)測(cè)服務(wù)沒(méi)有考慮到這些，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并不明確。第三，有一個(gè)問(wèn)題，即應(yīng)該以何種頻率進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)。由于資源、設(shè)備和技術(shù)有限，環(huán)境監(jiān)測(cè)的頻率往往很低，不能反映環(huán)境的真實(shí)狀況，也不能為環(huán)境政策決定提供技術(shù)支持。

2.2應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展不足

環(huán)境監(jiān)測(cè)需要使用現(xiàn)代技術(shù)來(lái)提高監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。然而，在今天，應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)并不發(fā)達(dá)，在環(huán)境災(zāi)害的快速動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面還存在明顯的缺陷，應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備和工具也相對(duì)不發(fā)達(dá)，這意味著很多應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行定量分析。

2.3環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)缺乏配套的硬件設(shè)施

為了更好地發(fā)揮遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用，需要配套的硬件工具，但目前硬件工具相對(duì)不發(fā)達(dá)，不足以滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)活動(dòng)的需要，這就產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)解決。此外，環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備長(zhǎng)期得不到科學(xué)地維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，這也影響了環(huán)境監(jiān)測(cè)的效果。

3.環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)問(wèn)題的解決對(duì)策

3.1完善監(jiān)測(cè)機(jī)制

及時(shí)控制和管理只是在控制技術(shù)管理機(jī)制上存在缺陷，需要改進(jìn)，如：設(shè)備故障，避免因設(shè)備故障或監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)丟失，記錄不準(zhǔn)確將導(dǎo)致缺乏指導(dǎo)，同時(shí)出現(xiàn)復(fù)雜的問(wèn)題和不必要的事故監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，設(shè)備因此提供有誤的監(jiān)測(cè)報(bào)告結(jié)果。完善監(jiān)測(cè)機(jī)制，設(shè)備監(jiān)測(cè)必須在相對(duì)合適的地點(diǎn)進(jìn)行，以便準(zhǔn)確分析監(jiān)測(cè)環(huán)境。因此，必須不斷改進(jìn)監(jiān)測(cè)方法，以提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2改善監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)質(zhì)量

現(xiàn)代監(jiān)測(cè)設(shè)備要適合現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)，適合監(jiān)測(cè)技術(shù)，這樣才能提供更可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。此外，加強(qiáng)對(duì)國(guó)外現(xiàn)代技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，有利于中國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

綜述所述，在有關(guān)部門(mén)的重視下，經(jīng)過(guò)多方的努力，中國(guó)首次建立了環(huán)境監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)體系，并形成了實(shí)際應(yīng)用的能力。同時(shí)，加強(qiáng)遙感機(jī)理研究，提高遙感精度和效率，推動(dòng)中國(guó)遙感與人工智能、“大數(shù)據(jù)”等新技術(shù)的融合。這將為環(huán)境遙感帶來(lái)基于“大數(shù)據(jù)”的新場(chǎng)景和新產(chǎn)品，推動(dòng)環(huán)境遙感向智能測(cè)量、智能預(yù)警、智能決策和智能服務(wù)發(fā)展。在今天這個(gè)日益文明的世界里，環(huán)境保護(hù)的概念正變得越來(lái)越有意義。只有強(qiáng)調(diào)監(jiān)測(cè)的重要性，才能提供高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而提高監(jiān)測(cè)的質(zhì)量，為環(huán)境保護(hù)提供充分的方法。

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