DQZHAN技術(shù)訊：探究遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染也日益嚴(yán)重，環(huán)境監(jiān)測(cè)作為環(huán)境污染的重要手段，可以發(fā)揮直觀重要作用，隨著航空遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)也被廣泛地應(yīng)用在大氣、水質(zhì)、固體污染監(jiān)測(cè)等方面，比傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)具備了許多優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)遙感技術(shù)在環(huán)境各方面的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討。

一、前 言

目前我國(guó)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題依然嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在森林和草地生態(tài)功能退化、植被覆蓋率降低、水生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)、荒漠化速度加快、生物多樣化驟減、水土流失嚴(yán)重等問題。環(huán)境管理和污染控制的主要手段之一即為環(huán)境監(jiān)測(cè)，其對(duì)于環(huán)境治理有著不可比擬的重要性。但是，我國(guó)幅員遼闊，導(dǎo)致地面環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)分布不集中，僅依靠傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)及監(jiān)測(cè)臺(tái)站無法準(zhǔn)確及時(shí)的做出環(huán)境質(zhì)量報(bào)告和污染預(yù)報(bào)。為了滿足生態(tài)系統(tǒng)和人體健康應(yīng)對(duì)日益惡化的環(huán)境的需求，環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)需要進(jìn)行快速準(zhǔn)確的優(yōu)化改進(jìn)。由此，遙感技術(shù)逐漸被應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

二、環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

遙感技術(shù)從20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的對(duì)地觀測(cè)綜合技術(shù)，具體是指基于電磁波和地球表面物質(zhì)的相互作用，對(duì)地球的資源和環(huán)境進(jìn)行探測(cè)與分析，以此揭示地球表面各要素的空間分布特征和時(shí)空變化規(guī)律?？梢岳眠b感探測(cè)儀器，在不和探測(cè)目標(biāo)直接進(jìn)行接觸的情況下，記錄目標(biāo)物體的電磁波譜，從而對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行分析，不僅可以對(duì)大面積進(jìn)行同步觀測(cè)，還能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)的重復(fù)監(jiān)測(cè)，具有綜合性、可比性和經(jīng)濟(jì)型。

當(dāng)前此技術(shù)已經(jīng)被廣泛地用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域，仍舊以多空間分辨率、多時(shí)相遙感圖像等優(yōu)勢(shì)幫助人們分析環(huán)境自然資源等的時(shí)空變化規(guī)律，推動(dòng)著人類和諧進(jìn)步和發(fā)展。

遙感技術(shù)在環(huán)境中的發(fā)展非常迅速，可以測(cè)出水體的葉綠色含量、泥沙含量、水色和水溫，還能夠監(jiān)測(cè)到大氣中污染氣體濃度分布，以及固體廢棄物的分布、堆放情況和影響范圍。除此以外，還能夠追蹤調(diào)查環(huán)境污染現(xiàn)象，并對(duì)污染源、擴(kuò)散程度、分布面積進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)污染損失進(jìn)行估算。全球環(huán)境的問題也在不斷加劇，遙感技術(shù)具備的全球覆蓋、快速、信息量大等優(yōu)勢(shì)使其成為當(dāng)前有效的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段。

環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)根據(jù)可利用的波段分為可見光、反射紅外遙感技術(shù)和熱紅外遙感技術(shù)、微波遙感技術(shù)。

1、可見光、反射紅外遙感技術(shù)

此技術(shù)的原理是基于每個(gè)物體的反射率的差異性，通過記錄地球表面對(duì)太陽輻射能的反射輻射能，來獲取目標(biāo)物體的信息，關(guān)鍵變量是大氣的純潔度、地物波譜特性和太陽輻射強(qiáng)度。因此這類技術(shù)通常用于檢測(cè)各種污染，目前發(fā)展已經(jīng)成熟。

2、熱紅外遙感技術(shù)

熱紅外遙感技術(shù)原理是一切物體輻射和其自身的溫度及種類是相對(duì)應(yīng)的電磁波，針對(duì)的是地面電磁波的輻射源，主要探測(cè)其輻射性能，包括發(fā)射率和溫度。此技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大面積地表的溫度的分布情況進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)。

3、微波遙感技術(shù)

微波遙感不僅具備全天候和全天時(shí)的觀測(cè)能力，還具有信號(hào)豐富、包含幅度相位極化等信息的特點(diǎn)，且對(duì)地球覆蓋層的穿透力也較強(qiáng)。微波在傳播過程中，由于傳播介質(zhì)的不穩(wěn)定使目標(biāo)預(yù)期會(huì)產(chǎn)生反射、散射、投射等現(xiàn)象，因此該技術(shù)基于經(jīng)驗(yàn)建立公式或模型，使信號(hào)和目標(biāo)物體能夠有一個(gè)嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以推導(dǎo)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)特性和物理特性，提高辨認(rèn)和識(shí)別目標(biāo)的能力。

三、遙感技術(shù)在環(huán)境各方面的應(yīng)用

1、水環(huán)境中的應(yīng)用

對(duì)水環(huán)境的遙感監(jiān)測(cè)是基于污染水與清潔水的反射光譜特征分析，清潔水體的反射率要低于污染水的反射率，而在遙感影像中，水體表現(xiàn)為暗**調(diào)，可以明顯地在紅外頻譜段上表現(xiàn)出來，因此，可以將水體光譜特性和水色作為水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。海洋在地球表面占面積約為70%，海洋可以緩沖太陽輻射引起的大氣自然溫度變化，可以調(diào)整極端的氣候變化。因此其中的污染也是需要重視的。目前對(duì)于海洋的污染觀測(cè)主要是海水的顏色、表面溫度、表面粗糙度和表面坡度。遙感技術(shù)對(duì)海洋監(jiān)測(cè)體現(xiàn)在能夠提供天氣數(shù)據(jù);實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)探測(cè);進(jìn)行大面積的同步觀測(cè);能夠探測(cè)到遙遠(yuǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)。通過遙感監(jiān)測(cè)海洋表面溫度而得到的數(shù)據(jù)可以通過繪制分析得到海洋的近況和風(fēng)力強(qiáng)度。

2、大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

大氣遙感原理是大氣中不同氣體中有微量成分，尤其是大氣污染的主要原因是氣溶膠含量和各種有害氣體無法被直接的遙感識(shí)別，而其中的微量成分有著固定的輻射和吸收光譜，因此可以通過測(cè)量這些成分的光譜而監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及變化。大氣遙感監(jiān)測(cè)主要是利用氣象衛(wèi)星對(duì)大氣的溫度及水蒸氣進(jìn)行定期的檢測(cè)，主要的電磁波譜是近紫外線到紅外線的范圍和微波范圍。大氣遙感監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)高新技術(shù)，靈敏度和分辨度都較高，還具有多組分、實(shí)時(shí)和快速監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。

3、土地和地面中的應(yīng)用

隨著全球變化問題的不斷嚴(yán)重，要求數(shù)據(jù)可以描述大范圍土地的覆蓋特性，因此，以人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)的遙感技術(shù)可以依據(jù)多光譜掃描儀通過區(qū)分不同土地覆蓋類型的光譜進(jìn)行分類。地面發(fā)生污染后，污染區(qū)內(nèi)的植物的光譜和正常區(qū)域內(nèi)植物的光譜是有區(qū)別的，因此可以定期對(duì)地面的植物進(jìn)行分辨。對(duì)于建筑物，可以基于其高反射率和形狀的規(guī)則性進(jìn)行檢測(cè)。地面的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅可以可靠地對(duì)城市擴(kuò)大的規(guī)模及速度進(jìn)行跟蹤，還能夠?qū)Ω魺嵝圆畹慕ㄖ镌斐傻臒釗p失進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

四、結(jié) 語

綜上所述，遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用意義重大，也符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需求，在今后會(huì)隨著高性能傳感器研發(fā)水平的提高，以及對(duì)遙感數(shù)據(jù)精度要求的增加，會(huì)朝著高空間和高光譜分辨率的方向有所發(fā)展，也將會(huì)在環(huán)境檢測(cè)中有更廣泛的應(yīng)用，也會(huì)更加有利于環(huán)境保護(hù)。