遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用（三）

第頁遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用摘要：現(xiàn)階段，由于多方面因素的影響，使得我國的城市環(huán)境污染日益嚴(yán)重，各類突發(fā)性環(huán)境污染事故比比皆是，從而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失衡。環(huán)境監(jiān)測作為控制環(huán)境污染的主要途徑之一，其作用得以彰顯。然而，我國幅員遼闊，僅憑現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測工作站及監(jiān)測技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測，而且及時(shí)性和準(zhǔn)確性也難以保證。遙感技術(shù)以其自身諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面的效果也比較明顯?；诖它c(diǎn)，本文就城市環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行淺談。關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；遙感技術(shù)；紅外遙感一、遙感技術(shù)概述遙感（rs）與地理信息系統(tǒng)（gis）技術(shù)的發(fā)展及其在地理學(xué)研究中越來越廣泛和深入的應(yīng)用，已經(jīng)導(dǎo)致這一學(xué)科研究方法，特別是地理學(xué)研究中空間對象的觀測與信息獲取方法產(chǎn)生了根本性的變化，極大地提高了對地觀測能力和豐富了觀測內(nèi)容，深化了人們對地理現(xiàn)象的認(rèn)識。（一）遙感技術(shù)分類遙感技術(shù)主要是指通過物體對電磁波的輻射或反射，不與物體進(jìn)行直接接觸，遠(yuǎn)距離辨識及測量目標(biāo)對象的一種監(jiān)測技術(shù)。按照所使用的監(jiān)測波段不同，該技術(shù)可分為以下幾種類型：熱紅外遙感技術(shù)、可見光反射紅外遙感技術(shù)和微波遙感技術(shù)。（二）遙感技術(shù)的特點(diǎn)和作用遙感技術(shù)的特點(diǎn)如下。監(jiān)測速度快、范圍廣、能夠進(jìn)行長時(shí)間動態(tài)監(jiān)測、投入成本低、回報(bào)高、無需現(xiàn)場采集樣本、可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)方法無法監(jiān)測到的污染源；其較為明顯的作用是可對指定區(qū)域進(jìn)行跟蹤測量，并且能夠快速獲取與污染有關(guān)的全方面信息，如污染源位置、污染范圍、污染物分布及擴(kuò)散情況、大氣生態(tài)效應(yīng)等等。（三）遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍目前，遙感技術(shù)已在我國諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，具體包括：農(nóng)林牧漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測；地質(zhì)、地理、水文、氣象、海洋等環(huán)境監(jiān)測；城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源勘探、軍事偵察、土地資源管理等等。現(xiàn)階段，隨著科技水平的發(fā)展速度不斷加快，促進(jìn)了遙感技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)目前能夠測出水中大部分微量元素的實(shí)際含量，如葉綠素、水溫、泥沙含量以及水色等等，而且其還可以測量出大氣的溫度、濕度以及各種有害氣體的濃度和分布情況，在固體污染物的測量方面也有一定的作用。城市的飛速發(fā)展帶來了一系列城市污染問題。常規(guī)的人工調(diào)查方法由于周期長，耗資大，不能及時(shí)反映城市環(huán)境變化的趨勢。而遙感（rs）技術(shù)由于具有快速、準(zhǔn)確、大范圍和實(shí)時(shí)地獲取資源環(huán)境狀況及其變化數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，成為城市環(huán)境監(jiān)測的主要手段。城市環(huán)境是自然環(huán)境和社會環(huán)境綜合作用下的人工環(huán)境。污染物一般可分為化學(xué)性、物理性和生物性三大類。其中，現(xiàn)在遙感技術(shù)可以有效地監(jiān)測城市中的大氣污染、水污染、地面污染、固體廢物堆場污染和熱污染，并且可以監(jiān)測城市土地利用變化、城市交通、災(zāi)害預(yù)警等方面。二、遙感技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用（一）在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用大氣污染主要是指工業(yè)和生活燃煤排放的廢氣煙塵、粉塵、揚(yáng)塵以及人工合成物質(zhì)自然揮發(fā)有毒有害氣體對大氣的破壞。遙感綜合技術(shù)在城市環(huán)境監(jiān)測為大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和評價(jià)提供了有效的途徑。根據(jù)遙感影像特征可對大氣污染的范圍、污染源的位置、污染物的擴(kuò)散途徑進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)合實(shí)地觀測數(shù)據(jù)還可對大氣污染的程度進(jìn)行測定。常規(guī)的大氣環(huán)境監(jiān)測的做法是在典型區(qū)布點(diǎn)采樣，在室內(nèi)分析大氣中污染物的含量，并據(jù)此來監(jiān)測和評價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量。量點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)來評價(jià)全區(qū)，代表性和可靠性均差?；蛘咄ㄟ^對穿過大氣層的太陽直射光和來自大氣和云的散射光以及來自地表的反射光的光譜分析，可以測量它們的光譜特征，求出大氣氣體分子的密度，從而確定大氣中廢氣和有毒有害氣體的含量，并可用此來對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。災(zāi)害性大氣污染主要是沙塵暴。衛(wèi)星圖像擁有紅外通道，可以確定沙塵暴的位置，同時(shí)它所具有的高時(shí)間分辨率（如1小時(shí)重返），更有利于大尺度監(jiān)測沙塵暴的運(yùn)動軌跡。目前沙塵暴研究和監(jiān)測的主要是利用遙感手段。例如：1.臭氧層監(jiān)測。因臭氧自身能夠吸收0.3微米以下的紫外區(qū)中的電磁波，故此可采用紫外波段進(jìn)行臭氧含量測定。此外，若大氣中的臭氧含量達(dá)到一定高度時(shí)，溫度也會隨之升高，所以也可采用紅外波段進(jìn)行探測。2.有害氣體監(jiān)測。對于由自然或人為條件下生成的二氧化硫及氟化物等有害氣體，可采用間接解譯標(biāo)志進(jìn)行監(jiān)測。通常情況下，當(dāng)植被受到一定程度的污染后，其對于紅外線的反射能力會有所降低，加之紋理、顏色等外在特征也會異于正常狀態(tài)下的植被，所以可利用植被這一特點(diǎn)，對污染情況進(jìn)行間接分析。（二）在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用應(yīng)用遙感技術(shù)對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測主要是以清潔水與污染水的反射光譜作為監(jiān)測依據(jù)。正常情況下，清潔的水體其反射率較低，而且對于在光的吸收較強(qiáng)，從而使得其在遙感影像中呈暗色調(diào)，這一特征在紅外譜段上更為明顯。在進(jìn)行水體監(jiān)測時(shí)，可將水色指標(biāo)及光譜特征作為遙感技術(shù)監(jiān)測的主要依據(jù)。應(yīng)用衛(wèi)星獲得的像片或磁帶數(shù)據(jù)中水面光譜資料與正常水的光譜資料相比較，使用小型電子計(jì)算機(jī)作及時(shí)的處理，就能探測出水源中的各種污染情況。由于遙感技術(shù)監(jiān)測的范圍較廣，從而使其在水體擴(kuò)散時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物的擴(kuò)散方向、排放源、影響范圍及程度，以便盡快找到污染源。因水體中的污染物種類較多，且過于繁雜，為方面遙感監(jiān)測，通常將水污染分為廢水污染、泥沙污染、熱污染、石油污染等幾種類型。1.熱污染監(jiān)測。由于城市化和工業(yè)化的迅猛發(fā)展，大氣中的二氧化碳急劇增多，大氣層對地球生物生命起保護(hù)作用的臭氧層正在逐步地被破壞，致使全球氣候普遍變暖，這就是所謂的“溫室”效應(yīng)。而城市市區(qū)溫度普遍較城市郊區(qū)高，這種城市市區(qū)出現(xiàn)的島狀的高溫現(xiàn)象即所謂的“熱島效應(yīng)”。由于熱島的熱力作用而形成局部大氣環(huán)境，造成從郊區(qū)吹向市區(qū)的局地風(fēng)，把從市區(qū)擴(kuò)散到郊區(qū)工廠排放的污染空氣，又送回市區(qū)，使有害氣體、煙塵在市區(qū)內(nèi)滯留積累，從而造成進(jìn)一步的大氣污染，所以城市熱島是一種熱污染現(xiàn)象。利用遙感技術(shù)進(jìn)行城市熱污染調(diào)查，主要是利用熱紅外遙感，對城市下墊面的熱輻射進(jìn)行白天和夜間掃描，在熱紅外圖像上，溫度高的地區(qū)色調(diào)為淺色，溫度低的地區(qū)則為深色，通過影像判讀分析調(diào)查，可以查明城市熱源、熱場的位置和范圍，并對熱島的時(shí)空分布、熱島強(qiáng)度和地表溫度分布等進(jìn)行測定和分析。根據(jù)不同時(shí)間的遙感資料，還可研究城市熱島的日變化和年變化規(guī)律?？偨Y(jié)城市熱島與下墊面性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，可從城市規(guī)劃入手，制約那些形成城市熱島的因素，防止城市環(huán)境的進(jìn)一步惡化。2.石油污染監(jiān)測。就港口和海洋而言，石油污染屬于一種較為常見的水污染。利用遙感技術(shù)對石油污染進(jìn)行監(jiān)測，不但可以確定污染區(qū)的實(shí)際范圍和石油含量，同時(shí)還能追蹤到污染源。由于石油與海水的光譜特征差異較大，所以在很多光譜段上均可將石油與海水分開。3.廢水污染監(jiān)測。由于廢水中所含的懸浮物種類較多且水色差異較大，加之特征曲線上的強(qiáng)度也有所不同，所以可采用多光譜合成圖像對廢水進(jìn)行監(jiān)測。此外根據(jù)廢水中水溫的差異情況，也可采用熱紅外進(jìn)行監(jiān)測。（三）在地面污染監(jiān)測中的應(yīng)用應(yīng)用遙感技術(shù)對地面污水的排放造成的污染，可應(yīng)用航空遙感拍攝的像片清楚地圈定出其污染范圍。例如，當(dāng)灌溉的農(nóng)田遭受污染后，作物的生長在色調(diào)上有特殊變化，能同其他一般的禾苗區(qū)分開來。此外地下水的污染也會引起地面植被的變化，與正常生長區(qū)的作物有不同的光譜表現(xiàn)。多光譜成像儀能監(jiān)測這些變化，從而圈定地面污染分布范圍，進(jìn)一步對地面污染做出預(yù)防規(guī)劃。因此，應(yīng)用遙感技術(shù)，不但能圈定地面污染的分布范圍，而且還能夠?qū)Φ孛嫖廴具M(jìn)行規(guī)劃性的預(yù)防。例如，遙感綜合技術(shù)在煤炭的自燃隱火監(jiān)測中的應(yīng)用。煤炭的自燃隱火不但每年要燒掉十億噸煤炭資源，還要造成大面積的污染。地礦有關(guān)部門應(yīng)用航空紅外掃描儀，煤炭總公司應(yīng)用地面紅外測溫儀，按地表溫度的細(xì)微差異圈定隱火區(qū)，區(qū)分出燃燒區(qū)和燃盡區(qū)，分析其蔓延方向及規(guī)律，為大規(guī)模整治煤炭隱火提供了新的方法和經(jīng)驗(yàn)。（四）在固體廢棄物監(jiān)測中的應(yīng)用城市的固體廢棄物的類型主要有居民生活垃圾、建筑垃圾、工業(yè)垃圾，以及混合垃圾，以上幾種廢物的混合物等。根據(jù)遙感圖像的特征（如形狀、色調(diào)或色彩）可以有效地調(diào)查固體廢物堆場，尤其是利用航空熱紅外圖像更為有效。由于固體廢物自身的物理化學(xué)分解作用，其溫度一般高于周圍地物，這在熱紅外圖像上有著明顯的色調(diào)特征。在城市中有的堆放物的影像特征與固體廢棄物堆很相似，解譯時(shí)容易混淆，因此需要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行一些實(shí)地調(diào)查。例如，城鄉(xiāng)結(jié)合部的垃圾堆與農(nóng)村中的稻草堆粗看起來兩者色調(diào)、形狀都很接近，分布位置也無特點(diǎn)，但若仔細(xì)觀察可見稻草堆頂部凸出，邊界圓滑清晰，而垃圾堆則較平坦，邊界模糊。此外，由于城市中各種固體廢棄物堆場的分布在空間與時(shí)間上均受到各個(gè)城市多種環(huán)境因素的制約。因此，根據(jù)堆放物位置的分布特征來判定堆放物是堆放物判定中的重要一環(huán)。例如，在人口集中、建筑密度大、管理嚴(yán)格的城市中心區(qū)，不太可能出現(xiàn)大面積的生活垃圾堆和工業(yè)垃圾堆，建筑垃圾堆只能堆在建筑工地周圍或較偏僻的小馬路上，而大的原料堆場也只可能出現(xiàn)在車站或碼頭附近，因此根據(jù)堆放位置可以進(jìn)行堆放物性質(zhì)的判斷，從而進(jìn)行正確的固體廢物堆場污染監(jiān)測。三、結(jié)論總而言之，遙感綜合技術(shù)將幫助人們突破傳統(tǒng)污染監(jiān)測方法的局限，提高城市環(huán)境保護(hù)和污染監(jiān)測能力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的平衡、提高人們生存環(huán)境的質(zhì)量。同時(shí)它還將完成大量的基礎(chǔ)研究工作，建立中國典型地物的波譜數(shù)據(jù)庫和制定資源遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)范。環(huán)境保護(hù)現(xiàn)已成為我國一項(xiàng)重要的基本國策，在未來的工作中，應(yīng)加大遙感技術(shù)的應(yīng)用力度，使其在環(huán)境保護(hù)方面的作用得到充分發(fā)揮。參考文獻(xiàn)[1]馬翠萍.劉有為.楊永.遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用[a].華北五省市環(huán)境科學(xué)學(xué)會第十七屆年會論文集[c].2021（5）[2]孫震.蘇尚典.