环境学

五、应急环保遥感应用应急遥感制图主要包括：1）资料的获取：快速收集遥感影像资料，主要有高分辨率无人机遥感影像和卫星遥感影像，为灾害应急影像地图的制作提供大量的现势性影像资料。

2）遥感影像数据处理影像快速纠正：应急期间可以只进行正射纠正，在满足平面几何精度的前提下，高程几何精度可适当放宽，完成影像融合和影像增强。

3）影像地图制作工艺选定合适的影像地图比例尺：分县影像地图挂图，供宏观分析决策使用；全区域覆盖1：25000比例尺影像图，满足应急调查与监测、灾后重建规划等需要；城镇及重点区域1：5000比例尺影像地图，利用已获取的灾后航空影像和高分辨率遥感影像制作城镇及重点区域的影像地图，满足灾区城镇规划设计的需要。

5.1水污染监测和控制1、基于3S的水污染模拟仿真与预警系统Ø 水污染的仿真模拟根据水体水流特性，建立模拟湖库、江河水流运动特征的一维或二维水动力学模型，分析水流的时空分布特征；在水动力学模型基础上，根据污染物对流扩散方程，建立水动力学－水质耦合数学模型，分析污染物对流、扩散运动特性，采用合理的参数模拟特征污染物的主要环境行为；并利用三维模拟软件，通过添加水底地形及水中植被的影响作用，演示三维立体空间内的水环境状态。

Ø 水污染事件预警系统的建立建立污染事故分级报警系统，根据遥感监测数据及例行监测数据的综合分析，发现数据出现明显异常或者显著变化的水域，确定污染物超标倍数及污染事件的级别，并发出警报。

对受污染源影响的重点水域，给出污染团到达的时间和最高浓度值，对污染团运行提前发出预警，以争取时间采取措施降低或消除影响。

Ø 水污染事件应急响应系统突发水环境污染事件应急响应信息查询模块发生突发水环境污染事件后，地方报警，通过信息系统进行定位，并对事件进行各种查询，包括空间和属性数据查询，检索事件地点的地理、环境、人文、污染源等数据库信息。

选定条件包括测站、时间项、指标项以及其他主要相关字段项等。

基于GIS/UAV/GNSS技术的突发性水污染应急决策模块根据应急监测遥感数据以及水环境污染信息，结合事件发生区域不同调度分析结果，建立基于GIS/UAV/GNSS技术的突发环境污染应急决策支持模块，为污染事件的应急响应处理提供污染源分布、污染面积扩散、周围环境受影响程度等实时监测结果，为环保管理者提供决策支撑。

2、无人机遥感监测系统集成与应用Ø 无人机水环境遥感监测系统集成包括了图像数据集成、模块接口结成、算法集成以及应用集成。

系统的应用还将针对北京市敏感水域，例如饮用水源地、重要景观水域、河流主干流等，进行重点监测，以解决常规遥感手段及地面监测手段受各种约束而不能开展的及时、动态、大面积水环境监测。

Ø 利用高光谱分辨率遥感结合地面实测光谱与测试分析结果，进行统计回归分析，可满足环保部门一般的水污染检测要求。

对于近海我们可做的如下常规监测工作：（1）近海海域水体中叶绿素浓度分布估算。

（2）近海海域水体浊度监测。

（3）可溶性有机物估算。

（4）海水表面温度分布估算。

此外，我们还可进行赤潮预警、赤潮分布与变化、石油污染等方面的检测工作，可以进行中、小尺度的湖泊（海湾）生态监测。

（1）浒苔监测在浒苔监测中，卫星能够实施不间断的连续大范围动态监测，无人机能够实施重点区高分辨率多波段的航空遥感监测，辅以现场采样等测量数据，形成立体监测技术手段，及时准确地报告浒苔遥感监测信息。

主要内容有：Ø 根据卫星遥感大范围宏观监测及预报结果，结合航空遥感解译结果，制定航空遥感监测方案，包括飞机调配、监测范围、航线规划等，并根据申请的航高进行参数设定。

Ø 规范化的航空遥感数据处理及信息提取流程，包括航空遥感数据预处理、POS数据处理、正射影像制作与自动镶嵌、浒苔分类与信息提取、GIS专题制图与成果输出等五个部分。

航空遥感结果每日生成遥感监测图，包括飞行高度、任务相机、空间分辨率、测区信息、浒苔覆盖面积、浒苔密集度等信息。

5.2溢油检测和响应海上溢油污染是最常见的海洋污染物之一，而实时准确地监视监测溢油位置和漂移轨迹是采取有效溢油应急措施的关键。

在实际应用中，卫星遥感适合于监测大面积的溢油污染，而航空遥感则适合于小面积、海岸（石头、沙子）、植物上的溢油污染，特别适合指挥清除和治理工作。

其中，采用无人机航空遥感监测时效性强，可以对事故的发展进行动态跟踪监视且成本低。

无人机装备有先进的遥感系统能实时跟踪海上溢油、实时估算溢油量及污染面积，对溢油清除效果进行评估。

与之相配合的地面应急反应中心则装备有支持系统、报警系统、溢油漂移预测系统、各种油化学成分及危害数据库、清污材料设备性能及存货数据库、地理信息系统、溢油应急反应能力评估系统、污染损害评估系统等，基于上述系统可以快速做出高质量的溢油清除决策方案。

以上信息再借助GIS的功能，可以实现：Ø 专题图制作，其基本功能有图像放大、缩小、全图、漫游、测距、图层控制、点图查找等功能；Ø 信息查询：在实现地图图元信息查询的基础上，运行时可查询某时刻溢油的位置信息，迁移速度场的速度、方向以及溢油海流背景数据；Ø 溢油定位的动态监测：以卫星影像为基础数据源，结合航空遥感图像的时效性、准确性实现对溢油进行动态监测；Ø 溢油走向预测：根据遥感数据结合溢油模型，预测溢油未来走向及趋势；Ø 应急决策与响应：监测中心可以根据查询、预测结果向距其周围海域的应急船舶发出指令，实现及时的应急响应。

六、国土环保遥感应用6.1土壤保护土壤在自然界中具有多种功能，它对农业也有重大意义，土壤是不可扩大资源。

因此，使土壤免受伤害，对于人类和动植物的生存空间保护来说是一项重大任务。

运用遥感影像（卫星影像和航拍影像）特别是无人机航空遥感影像能够实现土壤信息的快速获取和充分利用，做到实时更新土壤资源档案，准确反应土壤水分变化、沙化、盐碱化和侵蚀的动态变化等，从而能够更为科学、更为客观地实现土壤保护的动态管理，为各级领导及土地管理部门、生产部门的决策提供科学依据。

基于3S技术的土壤保护功能主要有：Ø 建立土壤保护的基本数据库：主要包括土壤水分研究，土壤填图，土地类型填图，土壤沙化、盐碱化及土壤侵蚀研究等。

县级、市级和省级土壤状况动态变化数据库；Ø 数据集成与数据库更新：以GIS为基础平台进行数据集成，运用无人机航空遥感的灵活、低成本特点，根据需要定期飞行采集影像数据，进行数据库更新；Ø 全面分析区域土壤现状，把握主要影像要素，并依靠专家知识的支持，确定动态变化的区域；Ø 对获取的土壤专题数据进行集成汇总，形成符合统一要求的土壤动态及土壤现状专题图。

6.2湿地制图利用遥感数据结合相关专题资料和统计数据，建立研究区湿地分类系统，采用人机交互方法提取专题信息，运用3S技术结合“图像分类后比较”的湿地动态监测方法统计湿地属性信息，通过分析湿地相关动态变化指标解释研究区域湿地动态变化趋势，对湿地的合理开发和保护具有重要意义。

基于3S技术监测湿地动态变化的方法主要有：1）图像分类后比较法：是一种较为简单明晰的动态变化监测方法，它首先运用统一的分类体系对多时相遥感数据组中的每一时相遥感影像进行单独分类，然后通过对分类结果进行比较来直接提取变化信息；2）不同时相图像算术运算：通过对不同时相遥感影像求差值或比值等算术运算方法获取动态变化信息，也称为逐像元比较法；3）图像与辅助数据比较法：在GIS中对图像分类结果与以往专题地图结果进行比较以得到变化信息。

6.3沙漠化分析一般来讲，土地沙漠化具体体现在以下四个方面：Ø 地表形态的变化；Ø 地表组成物质的变化；Ø 植被环境的变化；Ø 人类活动程度和土地利用方式的变化。

土地沙漠化集中地反映在土地沙化与植被退化的相互演替上，在遥感图像上多以风沙信息的增强和植被信息的衰减为其特色。

运用遥感技术对沙漠化进行定量研究，除了遥感数据获取、预处理外，主要还涉及评价指标的确定和专题信息的提取、沙漠化的分析与评价。

土地沙漠化是个动态过程，可以用不同的指标对其发展过程加以判断、分级。

其中有诊断意义的直接评价指标为流沙（包括风蚀地）面积——面积百分比、变化速率以及植被覆盖度。

此外还有一些辅助指标，如风蚀量、风积厚度，土壤吹蚀量，沙丘类型、高度、密度、活动程度，人口、牲畜超载率，地表形态组成特征，土地利用方式等；专题信息提取：遥感监测土壤亮度、植被覆盖度、土壤湿度、沙地面积等信息以及有关沙地、植被等的空间分布及面积变化，绘制土地沙漠化的等级图表。

1987年TM342遥感图像荒漠化分布图1996年TM342遥感图像荒漠化分布图6.4污染源管理污染源管理是基于地理信息框架的基础之上的，可以对环境产生有害影响的场所、设备、装置等进行科学管理和监控。

主要实现对污染源数据的输入、储存、查询、统计、监控、管理、发布等。

污染源管理大体分为：1 以污染源调查数据库为基础，在本地区的地图上，显示出污染源的空间地理位置分布图，并按行业或其他标准进行分类；2 在上述的污染源电子地图上，以各数据库为基础，显示出污染源的基础信息、工艺流程、排放污染物的种类、数量以及排放去向等，以便在空间位置上实现浓度控制与总量控制；3 在重点区域，不仅要查清污染源的分布，更要弄清排污口，处理设施的空间位置、规划等多方面因素，以进行综合研究为事故应急处置提供依据。

污染源管理实现对各个污染源及其所排放的污染质、污染量进行动态管理，根据模型计算污染源的排污分布，提出对污染源进行排放的限制依据。

实行科学的污染控制，仅仅依靠监测数据还远远不够，单一的数据虽然在一定程度上直观地反映污染物的变化情况，但却不能全面准确地反映污染源的空间分布、内在本质及变化规律，对污染源的变化缺乏预见性，因此必须辅以对监测数据的综合分析和空间定位。

而遥感由于其获取信息的速度快，周期短，手段多，信息量大的特点自然成为一种很好的监测手段。

污染源监测的主要功能：Ø 实时检测污染源的情况，对污染源信息进行有效的管理，在矢量地图上按照污染类型分类呈现，并对污染源造成的污染程度进行分析评价，为环境执法部门科学、准确、有效地控制环境污染提供可靠的依据；Ø 污染源许可证管理、现场检查、行政处罚、限期治理；Ø 污染预测分析功能：根据当前污染事故发生的时间、地点、污染类型、风向、风速、现有地理数据的变化程度，智能地从模型库中选择各种污染预测模型进行预测。

七、建设项目环保审批随着大型工程的日益增加，其对环境的影响日益严重，急需建立相应的大型工程生态环境遥感监测与评估体系。