遙感技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用和發(fā)展前景

1、摘 要： 環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低，且便于進行長期的動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)點，是實現(xiàn)宏觀、快速、 連續(xù)、 動態(tài)監(jiān)測環(huán)境污染的有效手段. 本文主要闡述了遙感監(jiān)測技術概述，在水環(huán)境污染、大氣環(huán)境污染中的應用，我國環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術發(fā)展趨勢。關鍵詞：環(huán)境；污染；遙感技術引言隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境污染和生態(tài)破壞日益嚴重，突發(fā)性環(huán)境污染事故也時有發(fā)生。環(huán)境監(jiān)測作為環(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。遙感技術是獲取環(huán)境信息的有力手段，是實現(xiàn)這一目的的極有效的技術。運用遙感技術監(jiān)測環(huán)境污染及生態(tài)環(huán)境狀況，正確評價環(huán)境質量，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 遙感技術概述1.1 基本概念遙感技術是從衛(wèi)星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環(huán)境和資源的技術。它是 60 年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測技術。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地物目標的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識別和判斷。1.2 特點遙感技術具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低、質量高，便于進行長期動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，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散的狀態(tài)，因此遙感技術正廣泛地應用于監(jiān)測水污染、大氣污染等方面. 其最重要的作用是不需要采樣而直

3、接可以進行區(qū)域性的跟蹤測量，快速進行污染源的定點定位、污染范圍的核定、大氣生態(tài)效應、污染物在水體、大氣中的分布、擴散等變化，從而獲得全面的綜合信息。2 環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術遙感技術是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，遠距離不直接接觸物體而識別、測量并分析目標物性質的技術，根據(jù)所利用的波段，遙感監(jiān)測技術主要分為可見光、反射紅外遙感技術、熱紅外遙感技術、微波遙感技術三種類型. 當前， 遙感的應用已深入到農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、地理、地質、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測、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域。3 環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術的應用3.1 水環(huán)境污染遙感監(jiān)測對水體的遙感監(jiān)測是以污染

4、水與清潔水的反射光譜特征研究為基礎的，可以采用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。遙感監(jiān)測視野開闊，對大范圍內(nèi)發(fā)生的水體擴散過程容易通覽全貌觀察出污染物的排放源、擴散方向、影響范圍及與清潔水混合稀釋的特點. 從而查明污染物的來龍去脈。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，反射峰亦隨之向長波方向移動，即紅移.又由于水體在0.931.13科m附近對紅外線吸收多，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在0.650.85科m之間。3.1.2 城市污水監(jiān)測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物，它們分解時耗去大量氧氣，使污水發(fā)黑發(fā)臭，當有機物嚴重污染時呈漆黑色，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別，特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣。廢水污染一般用多光譜合成圖像進行監(jiān)測，有的根據(jù)溫度的差異也可用熱紅外方法測定. 熱污染使用紅外傳感器

6、，能根據(jù)熱效應的差異有效地探測出熱污染排放源，熱紅外掃描圖像主要反映目標的信息，無論白天、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散狀態(tài)都十分明顯，水溫的差異在像片上也能識別出來. 利用光學技術或計算機對熱圖像作密度分割，根據(jù)少量同步實測水溫，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，達到定量解譯的目的。3.2 大氣污染遙感監(jiān)測大氣遙感是利用遙感器監(jiān)測大氣結構、狀態(tài)及變化。對于水汽、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，可以通過測量大氣的吸收及輻射的 光譜而從其結果中推算出來。3.2.1 有害氣體的監(jiān)測人為或自然

7、條件下產(chǎn)生的so2、氟化物等對生物肌體有毒害的氣體，通常采用間接解譯標志進行. 植被受污染后對紅外線的反射能力下降，其顏色、 紋理及動態(tài)標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、植被個體物候異常等，利用這些特點就可以間接分析污染情況. 對于地面污染，例如農(nóng)田遭受污染之后，作物的生長將起特殊變化，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，進一步對地面污染預防規(guī)劃。3.2.2 臭氧層監(jiān)測由于臭氧對0.3 m以下紫外區(qū)的電磁波吸收嚴重，因此可以用紫外波段來測定臭氧層臭氧含量的變化.在2.74

8、 m處有個吸收帶，可以用頻率為11083mhz的地面微波或用望遠鏡來測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探測。4 發(fā)展趨勢遙感影像獲取技術方面，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的總發(fā)展趨勢。雷達遙感技術具有全天候全天時影像的獲取能力以及對一些地物的穿透能力，將得到更廣泛的應用。以地球為研究對象的綜合對地觀測數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)必將是當前及今后遙感技 術發(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)與綜合應用也將是一個重要研究和應用方向。將環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術( 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)技術集成，利用環(huán)境污染遙感監(jiān)測集成系統(tǒng)，可以大 大提高環(huán)境監(jiān)測的科學性，合理性及智能化程度，從而大擴展環(huán)境監(jiān)測的應用范圍，開發(fā)集gps、 rs、 gis 、 es 于一體、適合環(huán)境保護領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術，也將是 今后環(huán)境遙感技術的發(fā)展趨勢。5 結束語當前，我國環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術應依托我國的對地觀測技術和對地觀測系統(tǒng)的發(fā)展計劃，同時充分利用國際上資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)，開展廣泛的國際合作和交流，大力發(fā)展我國的環(huán)境污染遙感監(jiān)測技術，并充分利用