遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用和發(fā)展前景

1、摘 要： 環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)范圍廣、速度快、成本低，且便于進(jìn)行長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)宏觀、快速、 連續(xù)、 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染的有效手段. 本文主要闡述了遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)概述，在水環(huán)境污染、大氣環(huán)境污染中的應(yīng)用，我國(guó)環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：環(huán)境；污染；遙感技術(shù)引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重，突發(fā)性環(huán)境污染事故也時(shí)有發(fā)生。環(huán)境監(jiān)測(cè)作為環(huán)境管理和污染控制的主要手段之一，正發(fā)揮著不可替代的作用。遙感技術(shù)是獲取環(huán)境信息的有力手段，是實(shí)現(xiàn)這一目的的極有效的技術(shù)。運(yùn)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染及生態(tài)環(huán)境狀況，正確評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量，尋求改善生態(tài)環(huán)境的途徑和措施，具有重要的

2、意 義。1 遙感技術(shù)概述1.1 基本概念遙感技術(shù)是從衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)。它是 60 年代在航空攝影和判讀的基礎(chǔ)上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測(cè)技術(shù)。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測(cè)地物目標(biāo)的電磁輻射特征，并將特征記錄下來(lái)，供識(shí)別和判斷。1.2 特點(diǎn)遙感技術(shù)具有監(jiān)測(cè)范圍廣、速度快、成本低、質(zhì)量高，便于進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)，還能發(fā)現(xiàn)用常規(guī)方法往往難以揭示的污染源及其擴(kuò)散的狀態(tài)，因此遙感技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于監(jiān)測(cè)水污染、大氣污染等方面. 其最重要的作用是不需要采樣而直

3、接可以進(jìn)行區(qū)域性的跟蹤測(cè)量，快速進(jìn)行污染源的定點(diǎn)定位、污染范圍的核定、大氣生態(tài)效應(yīng)、污染物在水體、大氣中的分布、擴(kuò)散等變化，從而獲得全面的綜合信息。2 環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)遙感技術(shù)是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，遠(yuǎn)距離不直接接觸物體而識(shí)別、測(cè)量并分析目標(biāo)物性質(zhì)的技術(shù)，根據(jù)所利用的波段，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)主要分為可見(jiàn)光、反射紅外遙感技術(shù)、熱紅外遙感技術(shù)、微波遙感技術(shù)三種類型. 當(dāng)前， 遙感的應(yīng)用已深入到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、地理、地質(zhì)、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地球資源勘探、城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地管理和軍事偵察等諸多領(lǐng)域。3 環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用3.1 水環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)對(duì)水體的遙感監(jiān)測(cè)是以污染

4、水與清潔水的反射光譜特征研究為基礎(chǔ)的，可以采用以水體光譜特性和水色為指標(biāo)的遙感技術(shù)。遙感監(jiān)測(cè)視野開闊，對(duì)大范圍內(nèi)發(fā)生的水體擴(kuò)散過(guò)程容易通覽全貌觀察出污染物的排放源、擴(kuò)散方向、影響范圍及與清潔水混合稀釋的特點(diǎn). 從而查明污染物的來(lái)龍去脈。3.1.1 泥沙污染及水體渾濁度分析水體中泥沙含量增加使水反射率提高. 隨著水中懸浮泥沙濃度的增加及懸粒徑增加，水體反射量逐漸增加，反射峰亦隨之向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，即紅移.又由于水體在0.931.13科m附近對(duì)紅外線吸收多，不適宜作懸浮泥沙濃度的判定波段. 定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段應(yīng)在0.650.85科m之間。3.1.2 城市污水監(jiān)測(cè)城市大量排放的工業(yè)廢水和生

5、活污水中帶有大量有機(jī)物，它們分解時(shí)耗去大量氧氣，使污水發(fā)黑發(fā)臭，當(dāng)有機(jī)物嚴(yán)重污染時(shí)呈漆黑色，使水體的反射率顯著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑色色調(diào)的條帶. 使用紅外傳感器，能根據(jù)水中含有的染料、氫氧化合物、酸類等物質(zhì)的紅外輻射光譜弄清楚水污染的狀況. 水體污染狀況在彩紅外像片上有很好的顯示，不僅可以直接觀察到污染物運(yùn)移的情況，而且憑借水中泥沙懸浮物和浮游植物作為判讀指示物，可追蹤出污染源。3.1.3 廢水污染和水體熱污染調(diào)查廢水由于水色與懸浮物性狀千差萬(wàn)別，特征曲線上的反射峰位置和強(qiáng)度也不大一樣。廢水污染一般用多光譜合成圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有的根據(jù)溫度的差異也可用熱紅外方法測(cè)定. 熱污染使用紅外傳感器

6、，能根據(jù)熱效應(yīng)的差異有效地探測(cè)出熱污染排放源，熱紅外掃描圖像主要反映目標(biāo)的信息，無(wú)論白天、黑夜，在熱紅外像片上排熱水口的位置、排放熱水的分布范圍和擴(kuò)散狀態(tài)都十分明顯，水溫的差異在像片上也能識(shí)別出來(lái). 利用光學(xué)技術(shù)或計(jì)算機(jī)對(duì)熱圖像作密度分割，根據(jù)少量同步實(shí)測(cè)水溫，可正確地繪出水體的等溫線. 因此熱紅外圖像能基本上反映熱污染區(qū)溫度的特征，達(dá)到定量解譯的目的。3.2 大氣污染遙感監(jiān)測(cè)大氣遙感是利用遙感器監(jiān)測(cè)大氣結(jié)構(gòu)、狀態(tài)及變化。對(duì)于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜，可以通過(guò)測(cè)量大氣的吸收及輻射的 光譜而從其結(jié)果中推算出來(lái)。3.2.1 有害氣體的監(jiān)測(cè)人為或自然

7、條件下產(chǎn)生的so2、氟化物等對(duì)生物肌體有毒害的氣體，通常采用間接解譯標(biāo)志進(jìn)行. 植被受污染后對(duì)紅外線的反射能力下降，其顏色、 紋理及動(dòng)態(tài)標(biāo)志都不同于正常的植被，如在彩紅外圖象上顏色發(fā)暗、樹木郁閉度下降、植被個(gè)體物候異常等，利用這些特點(diǎn)就可以間接分析污染情況. 對(duì)于地面污染，例如農(nóng)田遭受污染之后，作物的生長(zhǎng)將起特殊變化，地下水的污染也會(huì)引起地面植被的變化，與正常生長(zhǎng)區(qū)的作物有不同的光譜表現(xiàn). 多光譜成像儀能監(jiān)測(cè)這些變化，從而圈定地面污染分布范圍，進(jìn)一步對(duì)地面污染預(yù)防規(guī)劃。3.2.2 臭氧層監(jiān)測(cè)由于臭氧對(duì)0.3 m以下紫外區(qū)的電磁波吸收嚴(yán)重，因此可以用紫外波段來(lái)測(cè)定臭氧層臭氧含量的變化.在2.74

8、 m處有個(gè)吸收帶，可以用頻率為11083mhz的地面微波或用望遠(yuǎn)鏡來(lái)測(cè)定臭氧在大氣中的垂直分布. 又由于大氣中臭氧含量高則溫度高，又可以用紅外波段來(lái)探測(cè)。4 發(fā)展趨勢(shì)遙感影像獲取技術(shù)方面，隨著高性能新型傳感器的研制開發(fā)水平的提高以及環(huán)境資源遙感對(duì)高精度遙感數(shù)據(jù)要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛(wèi)星遙感影像獲取技術(shù)的總發(fā)展趨勢(shì)。雷達(dá)遙感技術(shù)具有全天候全天時(shí)影像的獲取能力以及對(duì)一些地物的穿透能力，將得到更廣泛的應(yīng)用。以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的綜合對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)必將是當(dāng)前及今后遙感技 術(shù)發(fā)展的重要方向之一。遙感信息模型的發(fā)展方面，遙感信息機(jī)理模型的發(fā)展和拓寬，特別是不確定性遙感信息模型與人工智能決策

9、支持系統(tǒng)的開發(fā)與綜合應(yīng)用也將是一個(gè)重要研究和應(yīng)用方向。將環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)( rs ) 與地理信息系統(tǒng)( gis ) 、 全球定位系統(tǒng)( geographic informationsystem，gps)、專家系統(tǒng)(expert system, es)技術(shù)集成，利用環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)，可以大 大提高環(huán)境監(jiān)測(cè)的科學(xué)性，合理性及智能化程度，從而大擴(kuò)展環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用范圍，開發(fā)集gps、 rs、 gis 、 es 于一體、適合環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的綜合多功能型的遙感信息技術(shù)，也將是 今后環(huán)境遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。5 結(jié)束語(yǔ)當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)依托我國(guó)的對(duì)地觀測(cè)技術(shù)和對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃，同時(shí)充分利用國(guó)際上資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)，開展廣泛的國(guó)際合作和交流，大力發(fā)展我國(guó)的環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，并充分利用