基于遙感的自然生態環境監測研究

劉一君

(甘肅禎祺美尚工程設計有限公司，甘肅 蘭州 730000)

1 遙感技術介紹

1.1 遙感技術簡介

遙感技術其實就是利用了物質的物理特性，物體是可以反射或者輻射電磁波的，遙感技術在探測領域的應用就是通過電磁波來進行參數分析，進而得到具體的物體性質的，具體的應用就是利用觀測設備進行操作(不同的物體具有各自不同的光譜特性)，從而獲取相關的信息[1]。遙感技術分為光學遙感、紅外遙感、微波遙感、高光譜遙感等，這些技術在大氣環境、水環境、生態環境等方面都有著較廣泛的應用。

1.2 遙感的分類

如果是根據遙感探測中的波長分類，可以將遙感大致分為四大類：紫外遙感(波長在0.3～0.38 μm)、可見光遙感(波長在0.38～0.76 μm)、紅外遙感(波長在0.76～14 μm)、微波遙感(波長在1～1 m)等；如果是根據傳感器的遙感平臺分類的話，可以將遙感分成航天遙感技術、航空遙感技術以及地面遙感技術等三大類[2]；如果是按照儀器的工作方式分類，可以將遙感分成主動式遙感技術和被動式遙感技術，主動式遙感技術就是通過傳感器向被探測的物體發出相應波長的電磁波，然后通過反射回來的電磁波來獲取所需的物質信息，被動式遙感技術則不會主動發射電磁波，而是直接接收目標物發射的電磁波或者目標物反射的電磁波來獲取相關信息；如果是按照記錄信息的方式可以將遙感分為圖像方式和非圖像方式；如果是按照應用的領域可以將遙感技術分為自然生態環境遙感技術、氣象遙感技術等。

1.3 遙感技術的技術優勢

遙感技術是一門綜合優勢非常大的新型探測技術，通過在自然生態環境中的深度應用，可以大大提高監測工作的效率、轉變監測工作的工作方式，更好地節約人力物力。

首先，相較于傳統的監測模式，通過遙感監測可以擴大感測范圍，可以覆蓋更多的區域和面積。我國是一個幅員遼闊的國家，自然生態環境的監測工作所覆蓋的范圍自然十分廣闊[3]。遙感技術的綜合性和覆蓋范圍的廣闊性很好地符合了環境監測的特點。比如說在自然條件十分惡劣的環境下，通過人工的監測就比較麻煩，同時覆蓋的范圍也很小，而通過衛星遙感技術或者利用飛機遙感技術就可以快速地獲取信息，同時所覆蓋的范圍也是非常廣闊的。

其次，通過遙感技術獲取的信息量十分廣泛，大大提高了工作的效率。不同于傳統的大多通過人力監測的方式，遙感技術則是利用現代的飛行工具以及衛星工具等，獲取的環境相關圖像和數據資料更加的全面具體。通過衛星、飛機等可以實現大面積的覆蓋，大大提高工作效率，可以切實提高環境監測工作的整體進度[4]。同時，通過大數據綜合應用，大量的數據信息為今后的環境監測建模工作和環境監測的發展提供了良好的基礎。

最后，遙感技術利用的是最新的科學技術，其采用的工作方式更是多種多樣，動態性十足，十分契合自然生態環境的監測工作。自然生態環境變化莫測，所以只能實時、不間斷地監測，在常規監測時因為各種原因難以開展的情況下，遙感技術便提供了可行的捷徑。而且針對于不同的環境，可以采用不同的工作方式，比如利用光波的方式、利用掃描的方式、衛星探測的方式等，手段豐富、技術先進。

2 遙感技術在自然生態環境監測中的應用特點

遙感技術是一項綜合的對地觀測技術，它利用電磁波和地球物質的相互反射，對相關資源和環境進行探測分析。從而來獲取各種環境要素的相關特征。利用專業的遙感探測裝置，通過電磁波的反射情況，就可以直觀地獲取環境信息，進行分析處理[5]。同時，遙感技術可以實現全區域的實時、同步觀測工作，綜合性非常強。因此，遙感技術在自然生態環境的監測工作中具有十分廣闊的應用前景，讓人們能夠更好地分析環境的時空變化規律，更好地服務于環境的治理工作。遙感技術的發展十分迅速，在當前，可以通過遙感技術探測出水體中重金屬含量、泥沙含量、水溫等，可以探測出大氣環境中污染氣體的濃度情況以及固體污染物的分布、影響范圍等。對于環境污染的情況，也可以進行實時跟蹤預報，也可以對環境污染的損失進行估算等。當前我國環境問題突出，遙感技術通過其覆蓋范圍的廣闊性、快速性以及技術先進性成為環境問題治理中十分有效的監測手段。

3 遙感技術在自然生態環境監測中的具體應用

3.1 遙感技術在水環境中的監測應用

首先，物質都是具有特定的發射光譜的，比如說水環境中的純凈水源，其反射光譜所對應的是暗色的[6]?？梢岳斫鉃椴煌乃w所對應的顏色肯定是不一樣的，遙感技術在水環境中的應用就是利用這一特點，通過遙感技術可以采集到對應的水體數據，再通過不同的光譜特征就可以判斷出相應的污染源，另外，遙感圖像技術在水環境監測中也有著很廣泛的應用，通過該項技術可以探測出特定區域內的水體溫度的差異、不同水體的水色指標等。總之，通過該項技術在水環境中的深度應用，可以很好地辨析污染來源，確定污染物的具體參數信息。最后，通過遙感技術的應用，再結合大數據分析處理，也可以將污染情況建立起一套對應的評價模式，根據相應的關系值對今后水污染情況進行定量的分析。再根據具體的情況可以采取相應的應對辦法[7]，針對性地改善水污染問題。

3.2 遙感技術在大氣污染中的監測應用

大氣污染的監測工作其實是非常復雜的，開展監測工作首先要確定出大氣污染物的具體分布情況，要確定實際的受污染情況，最后還要分析污染物擴散的趨勢及影響的范圍等，傳統的大氣監測工作是非常局限的，由于其特定的空間屬性，難以進行全面的探測，而且大氣污染情況也更加的復雜多樣，而通過遙感技術的應用就變得方便多了，比如通過遙感技術定性探測植被的葉片信息就可以得知大氣污染的輕重程度，因為受污染葉片和未受污染葉片的顏色是大不相同的，或者說受污染葉片的光譜反射和未受污染葉片的光譜反射區別很大。大氣污染物的主要來源還有O3、CO、硫氫化物、鹵代烴、氮氧化物等，還有漂塵等部分固體污染物，這些污染物來源給大氣監測工作帶來了嚴重的挑戰，通過遙感技術就可以實現全面的大范圍的監測[8]。因為各種污染源都有各自特定的波長特性，通過遙感技術可以定性、定量地測出污染物的波長，再對比波譜圖就可以辨別出具體的污染源。當然還有懸浮顆粒物或者是其他未知的污染源，利用遙感技術，結合相應的光化學設備鑒別出對應的物理特征。進而進行分析處理，最終確定具體的污染來源，從而做出準確的空氣質量預報和制訂相應的治理辦法。相較于傳統的監測方式，遙感技術的深度應用在大氣污染的監測方面也能做到更加的立體全面。而且相對于傳統的監測模式，這種監測方式就更加方便、簡單，范圍也更加廣泛，大大提高了工作的效率。而且相關的信息來源也會更加廣泛，可參照性也更強，再通過平臺對信息數據進行分析處理，從而制定出相應的措施，促進環境問題的改善，進一步地推動生態環境的優化和可持續發展。

3.3 遙感技術在城市環境監測中的應用

遙感技術在城市中的應用是十分廣泛且十分重要的。比如說城市大氣污染情況解析、城市熱島效應等，又比如TM圖像技術，可以清楚地呈現城市的各種變化，然后再通過進一步的分析處理得到城市布局的合理性，通過探測城市道路的距離面積、綠化比例、各種水污染情況等，整體評價城市的綜合環境質量，確定生態效益和經濟效益之間的關系，為城市的發展規劃提供寶貴的數據支撐。同時，對于城市來說，垃圾的分類處理是每個城市都要面臨的公共問題，通過遙感技術可以甄別出不同類型的垃圾，更好地為城市綠化帶來方便。同時也更好地節省了垃圾處理的人工成本。

3.4 遙感技術在大規模工程建設中的應用

首先，一項工程的開展是需要以地質和地表信息鑒定為基礎的。而通過遙感技術可以科學地鑒別出該區域內的地質基礎，從而確定該區域是否適合開展大規模的工程項目建設。比如我國的三峽大壩工程建設，工程工程量巨大，而且深刻改變了當地的地質、地表以及水文特征。在建設大壩時就必須做好一系列的調查工作。比如大壩建設所帶來的泥石流危害預測、大壩蓄水流經的區域城市、地表的環境情況等，如果采用人工的方式進行調查，難度、工作量都會十分龐大，難以具體實施或者說用時太長。而通過遙感技術可以清晰地分析出這些問題，并且投入的人力、物力也會更少，質量也會更高。最后，我國當前通過遙感技術確定了西部地區的冰川占了全國冰川面積的一半，融雪水的儲量相當巨大，這放在以前是難以確定的。

3.5 建立起一套環境立體及動態監測系統

生態環境每時每刻都在發生著變化，因此，環境監測的一個很重要要求就是要做到實時性、動態性，實現全方位、全時段的環境監測。傳統的人工監測肯定是不行的，面臨著諸多的問題，因此，可以利用遙感技術來實現。基于遙感技術的全時段監測，通過挖掘區域內不同時段的數據信息，再進行具體的數據分析處理，就可以得到特定區域內的變化規律或者說是變化情況，在此基礎上，依托于海量的數據資源可以建立起一套完備的評價系統，實現對環境變化的趨勢預測，實現環境的動態監測目的。再者，生態環境工作涉及廣泛，因此，各個區域應該形成一個有機的整體，而通過遙感技術就可以實現整體的、立體的監測工作。總之，通過遙感技術可以更好地開展各項復雜的工作，而海量的數據資源為今后的各項工作也提供了寶貴的借鑒，一定要利用好遙感技術更好地開展自然生態環境監測工作，做好環境治理和保護工作。

4 遙感技術在自然生態環境應用中的不足之處和發展趨勢

當前，我國的環境問題越來越嚴重，多個城市出現的惡劣霧霾天氣、暴雨災害等，這些自然環境問題已經嚴重影響到了人們的日常生活出行。環境監測是預防和治理自然生態環境的重要技術，遙感技術在監測領域的深度應用也幫助我們得到了豐富的數據資源，在天氣預報、空氣質量發布等方面有著很好的效果。但是由于遙感探測實時、動態等諸多優點也帶來龐大的遙感數據資源，每天都會產生巨量的遙感數據，數據的存儲就成了一個很大的問題。同時，存儲完畢后，海量數據的分析處理和具體的數據挖掘辦法也十分的匱乏。

大數據作為當前階段的朝陽產業發展十分迅猛，時空大數據的發展更是走在前沿。大數據的發展有利于遙感技術在環境監測領域的進一步深度運用。人們必然會找到更多的大數據分析方法，對于海量數據的處理能力也會得到長足的進步。通過對海量數據的分析處理所得出的關鍵信息必然會給環境的治理和保護給與巨大的幫助。比如在未來，各個國家可以通力合作，實行資源共享，利用全球的衛星資源，實現數據資源共享，建立起一套基于全球的遙感監測系統，幫助各個國家合理地開發地理環境，保護好地球的資源。當然，除了遙感技術，還有全球定位系統、地理信息系統等，通過對這些技術的深度合作開發利用，可以很好地保護地球自然生態環境。在未來，隨著物流網的發展，遙感監測的全區域覆蓋也變成了現實。依托于物聯網，可以布設越來越多的監控點，監測的準確性也會大幅度的提高。通過遙感技術就可以更好地處理各個區域內的環境問題，通過各種有效的手段去治理環境污染，去改善自然生態環境。

5 結束語

當前全球的自然生態環境問題日趨嚴重，須引起重視，而遙感技術作為一項先進有效的環境監測方法，應該得到深度的運用，遙感技術在自然生態環境治理和保護上發揮著重要的作用，只有繼續加大對遙感技術的應用，才能更好地促進自然生態環境的治理和改善，進而更好地帶動經濟的可持續發展。

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