第三章大气环境遥感2016-1
大气和环境对遥感的影响
结论
1. 太阳辐射衰减的原因是什么？ 2. 在可见光和近红外波段，大气最主要的散
射作用是什么？
3. 无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？
4. 朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？
5. 微波为什么具有极强的穿透云层的作用？ 6. 为什么在选择遥感工作波段时，要考虑大
气层的散射和吸收作用？
五、环境对地物光谱特性的影响
1. 地物的物理性状 2. 光源的辐射强度：纬度与海拔高度 3. 季节：太阳高度不同 4. 探测时间：时间不同，反射率不同。
5. 气象条件
▪ Rayleigh scatter is one of the principal causes of haze in imagery. Visually haze diminishes the crispness or contrast of an image.
Relationship between path length of EM radiation and the level of atmospheric scatter
▪ This normally involves absorption of energy at a given wavelength.
▪ The most efficient absorbers of solar radiation in this regard are:
– Water Vapour – Carbon Dioxide – Ozone
大气和环境对遥感的影响
• 大气的成分和结构 • 大气对太阳辐射的影响 • 大气窗口 • 环境对地物光谱特性的影响
一、大气的成分
• 大气的传输特性：大气对电磁波的吸收、散射 和透射的特性。这种特性与波长和大气的成分 有关。
大气环境污染遥感监测预警现状，问题与解决策略
大气环境污染遥感监测预警现状，问题与解决策略摘要:现阶段，我国社会经济水平发展迅速，在这样的背景下，工业和交通业的发展速度也逐渐加快。
想要发展经济就需要生产更多的新型产品，但随着工作效率的提升，大量的污染气体被排放到大气中。
由于大气中的有害物质不断累积、增加，导致我国大气污染严重超标，甚至影响到人们的正常生活，所以现阶段更需要对大气环境的污染进行治理。
人们的生存主要依赖的就是大气环境，它不仅仅可以给人们提供安逸的生存空间，同时还可以给人们提供生活和发展的重要资源，因此进行大气污染治理工作是非常有必要的。
关键词:环境工程;大气污染;遥感监测预警；解决策略引言随着我国城镇化和工业化的不断发展，大气污染问题日益突出，导致我国大部分城市出现了严重的雾霾现象，对人们的出行和身体健康产生了巨大的威胁。
由于大气污染的不断加剧，人们也逐渐开始关注大气污染治理的相关问题，着力提高城市的环境质量。
1大气污染的形成原因分析雾霾、臭氧层破坏、全球气候变暖等，都是因为大气污染直接或间接导致的，这不仅仅是破坏了整个地球自然生态环境的平衡，同时还损害了人类的健康、安全。
从当前的实际和研究情况来看，造成大气污染的主要原因包括以下几点:第一是人类的生产活动，如工业化生产过程当中的废气排放,会对大气造成非常严重的污染;第二是供暖、用电，我国的供暖和用电以煤炭为主要的能源，由于技术的限制，当前煤炭的燃烧依然会产生很多的气体污染物，进而造成大气污染;第三是交通和社会建设，如交通工具的尾气排放，各项工程所产生的粉尘等，也是造成大气污染的主要原因;第四是绿化面积减小，城市化建设以及其他的人类活动，使得林木、植物的绿化面积大幅度减小，削弱了其对大气污染的过滤作用，这也加剧了大气污染。
2大气污染造成的危害首先，大气污染会对人体的健康造成一定的影响，空气使人类赖以生存的条件之一，人类在生活中直接接触空气环境，空气中一些有毒有害的气体通过呼吸系统会进入人体各大器官，久而久之会对身体造成巨大的影响，甚至当大气中有毒气体浓度达到一定值的时候还会造成人们发生空气中毒现象，根据相关研究总结，空气中的污染物对人体造成的危害如下:(1)空气中的二氧化硫会导致人体视距降低、各类眼科疾病和呼吸道疾病;(2)空气中的硫化氢会导致人体发生呼吸系统疾病、内分泌失调、消化系统和神经系统衰弱;(3)氮氧化物会导致人们发生支气管炎、气管炎和一些肺部疾病;(4)空气中的粉尘会导致人体发生慢性气管炎;(5)光化学烟雾会导致眼睛红肿和肺水肿;(6)碳氢化合物会对人类的皮肤和肝脏造成损害，同时碳氢化合物也是主要的致癌污染;(7)一氧化碳会导致头晕、贫血、心肌损伤、神经系统麻痹以及呼吸困难。
大气遥感技术在环境监测中的应用
大气遥感技术在环境监测中的应用大气遥感技术是现代环境监测领域中最为重要的技术之一，它利用卫星、飞机等高空平台获得大气相应吸收、散射、辐射等信息，从而实现对大气环境质量的监测与评估。
在现代社会中，空气质量问题日益突出，大气遥感技术在环境监测方面的应用也越来越受到重视。
大气遥感技术可以从多个方面对空气质量进行监测。
首先，它可以通过监测大气中的气态污染物如二氧化氮、臭氧、二氧化硫、氨气等来评估空气污染程度。
其次，大气遥感技术还可以对PM2.5、PM10等细颗粒物进行监测，这些细颗粒物对空气质量的影响相当大，常常是导致空气污染的主要因素之一。
此外，大气遥感技术还可以监测大气温度、湿度、风向风速等等因素，以了解大气环境的动态变化情况。
在大气遥感技术的应用过程中，最重要的事情便是数据获取和处理。
通过多种手段，环境监测人员可以获得数以百万计的大气遥感数据，这些数据包含了各种重要的气象和空气质量指标。
而在数据处理方面，利用各种数据分析技术，可以对这些数据进行有效的挖掘，得出各种有用的结论。
通过这些分析结果，环境监测人员可以建立模型或预测工具，从而更好地监测并掌握大气环境的变化趋势。
在大气遥感技术的应用过程中，最重要的一个问题便是数据分析和解读。
这方面知识较为复杂，需要一定专业技能。
目前，大气遥感技术在全国范围内的应用呈现普及化的趋势，各种专业的培训和学习机构也纷纷涌现。
因此，环境监测人员必须具备一定的专业技能，才能更好地运用大气遥感技术进行数据处理和把控。
大气遥感技术的应用有其自身的局限性。
例如，由于大气优化数据的时间间隔通常需要较长，这在应急情况下会有所影响。
此外，由于大气遥感技术的精度受到多方面因素的影响，结果难以得到百分之百准确的保证。
因此，需要进一步完善技术体系，提高大气遥感技术的准确性和时间间隔。
总的来说，大气遥感技术在环境监测中的应用是非常重要的。
它可以通过在大气污染物的监测、数据处理和结果预测等方面的应用，使得环境监测人员更好地了解大气环境状况，并全面把握未来的环境变化趋势。
《大气遥感》PPT课件
方式和手段
❖ 60年代以后，随着红外、微波、激光、声学和电子 计算机等新技术蓬勃开展，对大气信号的认识普及 紫外、可见光、红外、微波、声波、无线电波等波 段，形成了光学大气遥感、激光大气遥感、红外大 气遥感、微波大气遥感、声波大气遥感等各个分支。
❖ 大气遥感被广泛应用于气象卫星、空间实验室、飞 机和地面气象观测，成为气象观测中具有广阔开展 前景的重要领域。
辐射产生的原因
❖ 光辐射 ❖ 依靠入射光补充能量而导致的辐射〔如夜光等〕 ❖ 电辐射 ❖ 依靠放电补充能量而导致的辐射〔如日光灯等〕 ❖ 化学辐射 ❖ 依靠化学反响补充能量而导致的发光 ❖ 热辐射 ❖ 物体因吸收外界的热量或减少本身的内能而产生
的辐射，也称为温度辐射
❖ 在物理学中，直接把辐射作为电磁波 ❖ 每份能量的辐射称为光子。每个光子的能量
❖ 近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气 科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某 些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。
简史—现代大气辐射学的理论根底
基尔霍夫 Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887)
德国物理学家 1859：Kirchhoff’s Law 基尔霍夫定律：
1871：Rayleigh Scattering
瑞利散射：
尺度远小于入射光波长 的粒子所产生的散射现象。 分子散射强度与入射光的波 长四次方成反比, 且各方向的 散射光强度是不一样的。
简史—现代大气辐射学的理论根底
Gustav Mie (1868-1957) 德国物理学家 1908：Mie theory 米散射理论
❖ 利用上述研制的实验设备，建立从大气信号 物理特征中提取大气信息的理论和方法，即 反演理论，是大气遥感研究的根本任务。
大气污染物遥感监测方法及其应用
大气污染物遥感监测方法及其应用大气污染是当前世界普遍面临的环境问题，也是影响人类健康和经济发展的重要因素。
近年来，随着遥感技术的不断发展，大气污染物遥感监测成为一种高效且经济的手段，得到了广泛应用。
本文将围绕大气污染物遥感监测进行探讨。
一、大气污染物的遥感监测原理大气污染物遥感监测利用空间遥感技术获取大气污染物浓度的分布和变化情况。
遥感技术能够提供空间分辨率高、时间分辨率快、覆盖面积广、数据获取成本低等优势。
空间遥感技术有多种手段，如光学遥感、微波遥感、地震遥感等。
其中，大气污染物的遥感监测主要依赖于光学遥感。
光学遥感包括可见光遥感和红外遥感。
其中，可见光遥感依赖于太阳辐射和散射，红外遥感则以地球的红外辐射为基础。
而大气中的污染物可以吸收或散射光线，因此通过遥感手段可以检测出大气污染物的浓度和分布情况。
二、大气污染物遥感监测方法1、多光谱遥感方法多光谱遥感方法是运用多个波段，测量不同波段下地球表面反射或辐射出来的能量与大气污染物的关系。
通过计算不同波段之间的反射率或辐射率比值，如反射率比(RBR)、反射率指数(RI)、比值辐射率指数(RVI)等，推算出大气污染物的浓度和分布情况。
2、偏振遥感方法偏振遥感检测原理是光波在传播过程中会发生偏振现象。
通过检测偏振状态的变化，可以获取大气污染物的信息。
这种方法的精度和准确度较高，但系统复杂，需要高质量的遥感数据。
3、红外遥感方法红外遥感方法主要依赖于大气中污染物吸收红外辐射。
通过检测大气中的辐射强度，可以计算出污染物的浓度和分布情况。
值得注意的是，该方法对气象和土地使用等因素有很强的敏感性。
三、大气污染物遥感监测应用1、大气污染物的分类和密度监测大气污染物遥感监测可以用于检测空气中各种污染的类型和浓度状况，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和臭氧等。
这些信息能够对环境治理提供重要的支持。
2、火灾预警和监测大气污染物的变化情况可以与火灾有关。
通过检测大气污染物的遥感信息，可以做出火灾预警和评估火灾的规模。
遥感技术在大气环境监测中的应用
遥感技术在大气环境监测中的应用随着我国经济快速发展的同时，大气环境问题已日益严重，严重威胁人们的健康，抑制经济的发展。
对区域性的大气环境质量状况采用常规的地面监测方法进行检测，很难得到准确的结果，且还需要投入大量的人员、设备和资金。
而遥感技术不仅具有速度快、成本低、监测范围广等特点，其还能进行长期的动态监测，此外，遥感技术还能将有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态发现出来。
总之，遥感技术不仅能对大范围的大气环境变化和大气环境污染进行快速、动态、实时、省时省力地监测，还可以对突发性大气环境污染事件的发生、发展进行实时、快速跟踪和监测，从而就能及时采取相应的处理措施，使大气污染造成的损失大大减少。
因此，遥感监测技术在大气环境管理和大气污染控制中发挥着重要的作用。
1.大气环境遥感监测技术的基本原理遥感监测就是对一段距离以外的目标物或现象通过仪器的运用来进行观测，是一种不用直接接触目标物或现象就能将所要信息收集起来，并对信息进行识别、分析、判断的高自动化的监测手段。
遥感技术最突出的功能就是不需要采样就可以直接进行区域性的跟踪测量，快速定点定位污染源，核定污染范围、以及污染物在大气中的分布、扩散等，从而获得比较全面的信息。
遥感监测技术主要分为3种类型，它们分别为紫外、可见光、反射红外遥感技术，热红外遥感技术和微波遥感技术。
2.大气环境遥感监测技术的应用依据遥感技术的工作方式进行划分，主动式遥感监测和被动式遥感监测是大气环境遥感监测技术的两种类型。
其中，主动式遥感监测是指通过遥感探测仪器所发出的波束、次波束，与大气物质相互作用后可产生回波，通过对这种回波的检测，以实现对大气成分的探测。
由于主动式大气探测仪器需要进行波束的发射和回波的接收工作，因此，该检测技术又被称为雷达工作方式;被动式遥感监测主要依靠对大气自身所发射的红外光波或微波等辐射的接收，以实现对大气成分的探测。
2.1大气环境的主动式空基遥感监测星载或机载的微波雷达当前大气环境的主动式空基遥感的主要监测技术。
大气环境遥感
大气环境遥感的重要性
气象预报
遥感观测能够提供大范围、高分辨率的大气温度、湿度、 风速、风向等气象信息，有助于提高气象预报的准确性和 时效性。
气候变化研究
遥感观测能够获取长时间序列的大气成分和气溶胶等信息， 有助于揭示气候变化的原因和机制，为应对气候变化提供 科学依据。
空气质量监测
遥感观测能够实时监测大气中的污染物浓度和分布，为空 气质量预警和污染治理提供数据支持，保障公众健康。
案例二：空气质量监测中的遥感技术应用
总结词
详细描述
遥感技术在空气质量监测中具有广泛的应用， 能够快速获取大范围空气质量数据，提高监 测效率和准确性。
遥感技术利用卫星或无人机搭载的传感器， 检测大气中的污染物浓度，如二氧化氮、二 氧化硫、一氧化碳、臭氧等。通过分析这些 数据，可以评估空气质量状况，预测污染物 扩散趋势，为污染防治和公众健康防护提供 科学依据。
空气质量监测与评估
总结词
遥感技术能够快速获取大范围的空气质量信息，为空气质量评估和污染治理提供 科学依据。
详细描述
通过卫星遥感和地面监测站相结合的方式，可以获取PM2.5、PM10、NO2等主 要污染物的空间分布和浓度信息，从而评估空气质量状况和污染程度。这些数据 可以帮助环保部门制定针对性的污染治理措施。
常见的雷达遥感器包括气象雷 达、降水雷达、地震雷达等。
03
大气环境遥感应用
气象预报与气候变化研究
总结词
利用遥感技术获取的大气参数和气象数据，能够提高气象预 报的准确性和时效性，同时为气候变化研究提供重要数据支 持。
详细描述
遥感技术可以获取大范围、连续的大气参数，如温度、湿度 、风速、风向等，这些数据可以用于建立和验证气象预报模 型。此外，通过长期监测大气中温室气体的浓度，遥感技术 为研究气候变化提供了宝贵的数据。
《大气环境遥感》课件
遥感与GIS在大气环境研究 中的应用案例
介绍一些利用遥感与GIS技术开 展的大气环境研究案例。
大气环境遥感的未来发展
1
大气环境遥感技术的发展趋势
探讨大气环境遥感技术可能的发展方向，
大气环境遥感技术的创新研究
2
如高分辨率、多波段遥感等。
大气溶胶的遥感监测
利用遥感技术定量分析大气中 的固体与液体颗粒物，如灰尘、 烟雾等。
光学厚度的遥感监测
通过遥感技术测量大气光学厚 度，了解大气透明度、能见度 等信息。
遥感技术与GIS在大气环境研究中的应用
遥感技术与GIS的结合
将遥感数据与地理信息系统相结 合，实现大气环境监测与分析。
大气环境空间分析与决策
遥感原理
1
大气环境遥感的基础知识
了解遥感的基本原理，包括传感器、辐射传输模型和大气参数的反演方法。
2
遥感数据的类型和特点
介绍不同类型的遥感数据（如光学、雷达、红外）及其在大气环境研究中的应用。
遥感技术在大气环境监测中的应用
大气组成和污染物的 遥感监测
利用遥感技术监测大气中的气 体成分和污染物，如臭氧、二 氧化碳、氮氧化物等。
《大气环境遥感》PPT课 件
这是一份关于大气环境遥感的PPT课件，通过遥感技术来监测和研究大气环 境，旨在探索其在环境保护和决策中的应用。
概述
什么是大气环境遥感大气环境遥 Nhomakorabea是利用遥感技术获取大气环境信 息的科学与技术。
大气环境遥感的应用领域
大气环境遥感应用于大气组成与污染物监测、 光学厚度分析、温度和湿度测量等领域。
介绍一些创新的大气环境遥感研究，如 人工智能、机器学习在遥感数据处理中
遥感技术在大气环境监测中的应用
CHAPTER 05
案例分析：利用遥感技术监 测大气污染物的动态分布
研究背景及意义
背景
随着工业和交通业的快速发展，大气污染物 排放不断增加，对环境和人类健康造成了严 重威胁。因此，对大气污染物进行实时、高 效的监测和管控至关重要。
意义
遥感技术具有覆盖范围广、实时性强、分辨 率高等优点，可以快速获取大范围内的大气 环境信息，为污染治理提供科学依据，有助 于提高环境监管的针对性和有效性。
遥感技术在大气环境 监测中的应用
汇报人： 日期:
目录
• 遥感技术简介 • 遥感技术在大气环境监测中的应用 • 遥感技术在大气环境监测中的优势 • 遥感技术在大气环境监测中的挑战与前景 • 案例分析：利用遥感技术监测大气污染物的动态
分布 • 参考文献：
CHAPTER 01
遥感技术简介
遥感技术的定义与分类
03
遥感技术获取的大数据量往往较大，如何准确、高效地处理和
分析这些数据是一个重大挑战。
遥感技术的发展趋势与前景
高光谱遥感
利用高光谱遥感技术可以 获取大气中各种污染物的 光谱信息，为大气环境监 测提供更为准确的数据。
雷达遥感
雷达遥感技术可以穿透云 层，实现对大气环境的全 天候监测。
卫星遥感
卫星遥感技术可以获取大 范围的大气环境信息，为 气象预报、空气质量预警 等提供重要支持。
大气环境监测的未来发展方向
精细化监测
随着遥感技术的发展，未来大气 环境监测将更加精细化，能够实 现对不同区域、不同高度、不同 时间的大气环境进行实时监测。
立体化监测
通过遥感技术，未来可以实现从 地面到高空的大气环境立体化监 测，更全面地了解大气环境状况
环保大气法
中华人民共和国大气污染防治法（2016年1月1日起施行）发布时间：2016-01-14 15:17:39 信息来源：法制处字体：[ 大中小]中华人民共和国大气污染防治法（1987年9月5日第六届全国人民代表大会常务委员会第二十二次会议通过根据1995年8月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议《关于修改〈中华人民共和国大气污染防治法〉的决定》修正2000年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议第一次修订2015年8月29日第十二届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议第二次修订）目录第一章总则第二章大气污染防治标准和限期达标规划第三章大气污染防治的监督管理第四章大气污染防治措施第一节燃煤和其他能源污染防治第二节工业污染防治第三节机动车船等污染防治第四节扬尘污染防治第五节农业和其他污染防治第五章重点区域大气污染联合防治第六章重污染天气应对第七章法律责任第八章附则第一章总则第一条为保护和改善环境，防治大气污染，保障公众健康，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展，制定本法。
第二条防治大气污染，应当以改善大气环境质量为目标，坚持源头治理，规划先行，转变经济发展方式，优化产业结构和布局，调整能源结构。
防治大气污染，应当加强对燃煤、工业、机动车船、扬尘、农业等大气污染的综合防治，推行区域大气污染联合防治，对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制。
第三条县级以上人民政府应当将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划，加大对大气污染防治的财政投入。
地方各级人民政府应当对本行政区域的大气环境质量负责，制定规划，采取措施，控制或者逐步削减大气污染物的排放量，使大气环境质量达到规定标准并逐步改善。
第四条国务院环境保护主管部门会同国务院有关部门，按照国务院的规定，对省、自治区、直辖市大气环境质量改善目标、大气污染防治重点任务完成情况进行考核。
省、自治区、直辖市人民政府制定考核办法，对本行政区域内地方大气环境质量改善目标、大气污染防治重点任务完成情况实施考核。
大气环境对遥感图像质量影响
大气环境对遥感图像质量影响一、大气环境概述大气环境是地球表面包围的气体层，它对遥感图像的质量有着直接和间接的影响。
大气环境由多种气体组成，包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳以及其他微量气体。
这些气体在不同程度上吸收和散射太阳辐射，从而影响遥感传感器接收到的信号。
此外，大气中的气溶胶、云层和雾等也会影响遥感图像的质量和解析度。
大气环境对遥感图像质量的影响主要体现在以下几个方面：1.1 大气吸收大气中的气体分子和气溶胶颗粒会吸收特定波长的电磁波，导致遥感图像在某些波段上信号减弱。
这种吸收效应在红外和紫外波段尤为显著，因为这些波段的辐射更容易被大气中的水汽和臭氧吸收。
1.2 大气散射大气散射是指大气中的分子和颗粒物对电磁波的散射作用。
散射会导致遥感图像上出现模糊和对比度降低的现象，尤其是在可见光和近红外波段。
散射效应与大气中的气溶胶浓度、云层厚度以及相对湿度等因素密切相关。
1.3 大气折射大气折射是由于大气密度随高度变化引起的电磁波路径弯曲现象。
大气折射会影响遥感传感器的几何精度，导致图像上的地物位置发生偏移。
这种偏移在低空遥感和长距离传输中尤为明显。
1.4 云层和雾云层和雾会阻挡或散射太阳辐射，从而降低遥感图像的可见性和质量。
云层的存在使得地表特征难以被遥感传感器捕捉，而雾则会导致图像对比度降低，细节丢失。
二、大气环境对遥感图像质量影响的分析2.1 大气吸收对遥感图像质量的影响大气吸收对遥感图像质量的影响主要表现在特定波段的信号衰减上。
例如，在红外波段，水汽的吸收会导致遥感图像在这一波段的信号显著减弱，影响地表温度的准确测量。
为了减少大气吸收的影响，遥感数据处理中通常会采用大气校正模型来估计和校正吸收效应。
2.2 大气散射对遥感图像质量的影响大气散射会导致遥感图像的对比度降低和细节模糊。
散射效应在图像上表现为背景亮度的增加和目标特征的减弱。
为了改善散射引起的图像退化，可以采用图像增强技术和大气校正算法来提高图像质量。
遥感技术在大气环境研究中的应用
遥感技术在大气环境研究中的应用大气环境的研究对于我们的生活和发展具有重要意义。
随着科技的进步和遥感技术的不断发展，我们可以通过遥感技术来获取关于大气环境的大量数据和信息。
本文将探讨遥感技术在大气环境研究中的应用，并分析其优势和潜力。
首先，遥感技术可以提供大气环境的实时观测和监测。
传统的气象观测需要安装大量的气象站，而且只能提供有限的时间和空间范围内的信息。
然而，遥感技术通过卫星、飞机或无人机等平台，可以实时获取遥远地区的气象数据，不受地理条件的限制。
这使得研究人员能够更好地了解大气环境的变化和演变趋势。
其次，遥感技术可以提供全球范围内的大气环境监测。
气象观测站的分布通常局限在特定的地理区域，无法提供全球范围内的数据。
然而，遥感技术可以在全球范围内获取大气环境的数据，可以更好地理解全球气候变化和大气环境的地理分布规律。
这对于制定全球环境政策和气候变化调控具有重要意义。
此外，遥感技术可以提供大气污染物的监测和预测。
大气污染对于人类的健康和环境造成了严重的影响，因此对大气污染的监测和预测是十分重要的。
通过遥感技术，可以获取大气污染物的浓度、分布和排放源等信息，可以帮助我们了解污染源的位置和风险地区。
这对于进行大气污染的防治和减少具有重要的指导意义。
另外，遥感技术还可以提供大气温度、湿度和风速等参数的监测。
这些参数对于气象学研究和气候模型的建立具有重要作用。
通过遥感技术，可以获取大气垂直剖面的温湿度变化以及风速的分布情况，可以更好地理解大气的热力结构和风场特征。
这对于气象预报和灾害预测等方面有着重要的应用价值。
尽管遥感技术在大气环境研究中具有广阔应用前景，但也面临一些挑战和限制。
一方面，遥感技术本身的分辨率和精度对于大气环境的监测和研究有一定的限制。
另一方面，遥感技术的数据获取和处理也需要大量的人力和技术支持。
因此，我们需要进一步提升遥感技术的分辨率和精度，并且加强遥感技术与其他观测手段的融合，以更好地利用遥感技术来研究和保护大气环境。
遥感技术在大气环境监测中的应用
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势, 还能发现有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态, 它不但可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的大气环境变化和大气环境污染, 也可以实时、快速跟踪和监测突发性大气环境污染事件的发生、发展, 以便及时制定处理措施, 减少大气污染造成的损失。
因此,遥感监测作为大气环境管理和大气污染控制的重要手段之一, 正发挥着不可替代的作用。
1 大气环境遥感监测技术的基本原理遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测,是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息,对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。
它最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量,快速进行污染源的定点定位,污染范围的核定,污染物在大气中的分布、扩散等,从而获得全面的综合信息。
根据所利用的波段, 遥感监测技术主要分为紫外、可见光、反射红外遥感技术;热红外遥感技术和微波遥感技术三种类型。
大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一,在业务上不同于常规气象要素的监测。
常规气象要素遥感监测[1 ] 主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率(云量和云层厚度) 和长波辐射、风(风速和风向) 、地球辐射收支的测量等。
而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧(O3 ) 、CO2 、SO2 、甲烷(CH4 ) 等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。
这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别,但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征,如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm , O3在0155～0165μm 之间存在一个明显的吸收带等,因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。
研究表明,在卫星遥感中,有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分,即位于可见光范围内的0140～0175μm 的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm 波段处。
《大气遥感》课件
03
大气遥感技术与方法
卫星遥感技术
01
02
03
气象卫星遥感
利用气象卫星观测地球大 气层，获取温度、湿度、 气压、风速等信息。
地球观测卫星遥感
通过地球观测卫星获取地 球表面和大气环境信息， 包括土地利用、植被覆盖 、城市扩张等。
雷达卫星遥感
利用雷达卫星对地球表面 进行穿透性观测，获取地 表形态、地形地貌等信息 。
污染治理
根据遥感监测结果，制定针对性的污染治理 措施，提高环境治理效果。
农业与生态资源调查
要点一
农业资源调查
利用遥感技术监测土壤湿度、作物长势等信息，为农业生 产提供科学指导。
要点二
生态资源调查
通过遥感数据监测森林覆盖率、生物量等信息，评估生态 系统的健康状况。
城市规划与建设管理
城市规划
利用遥感数据监测城市扩张、土地利用变化等信息，为 城市规划提供决策支持。
激光雷达遥感技术
01
激光雷达遥感技术通过发射激光 束对地球表面进行扫描，获取地 形地貌、建筑物高度等信息。
02
激光雷达遥感技术具有高精度、 高分辨率等优点，广泛应用于城 市规划、地形测绘等领域。
微波遥感技术
微波遥感技术通过发射微波信号对地 球表面进行观测，获取地表温度、湿 度等信息。
微波遥感技术具有穿透性强、不受光 照条件限制等优点，广泛应用于气象 预报、土地利用监测等领域。
《大气遥感》ppt 课件
目录
• 大气遥感概述 • 大气遥感原理 • 大气遥感技术与方法 • 大气遥感应用领域 • 大气遥感面临的挑战与未来发展
01
大气遥感概述
大气遥感的定义与特点
总结词
大气遥感是一种利用卫星、飞机等平台上的传感器对地球大气进行观测和监测的技术。它具有覆盖范围广、信息 获取速度快、不受地面条件限制等特点。
遥感技术在大气环境监测中的应用综述
遥感技术在大气环境监测中的应用综述摘要：遥感技术是大气环境监测方面重要的技术手段，能够对大面积大气污染事故进行实时监测，为制定科学、快速、准确、合理的应急方案提供技术支撑。
本文首先介绍了大气环境遥感监测技术的基本原理，然后综述了遥感技术在大气环境监测中的应用现状，最后指出了我国在大气环境监测方面的进展并进行了展望。
关键词：遥感技术，环境监测，大气环境，应用1引言遥感技术是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术，是一种应用各种传感仪器对远距离目标反射或辐射的电磁波信息进行收集、处理，并最后成像，从而对目标进行探测和判定的一种综合技术。
可在全球层面揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律。
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低，且便于进行长期的动态监测等优势，还能发现有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态，它不但可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的大气环境变化和大气环境污染，也可以实时、快速跟踪和监测突发性大气环境污染事件的发生、发展，以便及时制定处理措施，减少大气污染造成的损失。
随着大气环境问题日趋严重以及遥感技术比传统的环境监测技术和监测台站具有无可比拟的优越性，遥感监测作为大气环境管理和大气污染控制的重要手段之一，在大气环境污染监测方面得到了迅速发展。
2 大气环境遥感监测技术的基本原理大气环境遥感是利用遥感传感器来监测大气结构、状态及变化，不需要直接接触目标而进行区域性的跟踪测量，能够快速地进行污染源的定点定位，从而获得全面的综合信息。
大气环境遥感监测指监测大气中的臭氧（O₃）、CO₂、SO₂、甲烷(CH4)等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。
这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征，通过选择合适的波段来测量大气的散射、吸收及辐射的光谱，然后，从其结果中推算出污染气体的成分。
无人机遥感技术在大气环境监测方面的应用
无人机遥感技术在大气环境监测方面的应用第一章：引言近年来，无人机遥感技术的发展使得其在大气环境监测方面的应用逐渐广泛。
传统的大气环境监测方法主要依赖于地面监测站点和传统的有人机航空影像技术，但这些方法存在着人力投入大、监测局限性强等诸多不足之处。
而采用无人机进行遥感监测，可以突破人力投入和时间和地域限制等传统监测方法存在的问题，因此无人机遥感技术在大气环境监测中具有广泛的应用前景。
第二章：无人机遥感技术在大气环境监测中的应用2.1 大气污染监测无人机技术可以对空气中的微小颗粒进行高空遥感监测，在空气污染领域，它的应用意义非常显著。
空气污染是我国环境保护的热点问题之一，空气中的微小颗粒是空气污染的重要指标，代表着空气中的污染物含量。
无人机具有快速便捷、高空监测等优势，可以监测到广泛的颗粒物浓度信息，如热带季风气候区域的雅鲁藏布江流域等，无人机的应用显得尤为重要。
2.2 气象监测无人机遥感技术在气象监测中也有着重要的应用。
传统的气象监测依靠于地面监测站点和卫星远程监测，但这种方法具有监测局限性强的特点。
随着无人机遥感技术的发展，无人机的应用不仅能够避免了人工干预的影响，同时还可以实现对于天气现状的真实监视，使得监测数据能够更加真实客观，具有更加良好的参考价值。
因此，无人机遥感技术在气象监测中的应用将会变得更加广泛。
2.3 环境保护监测在环境保护监测中，无人机遥感技术也有着广泛的应用。
环境监测是我国环境保护工作的重点项目之一，而无人机的高速、高空等优势可以监测到的数据更加全面，使得监测数据更加真实、准确。
这些数据对于环境保护极为重要，可以帮助维护人类环境的健康和生存，为社会环境治理提供有效的科学数据 support，也能更好的反应政府对于环境保护工作的管理和协调水平。
第三章：无人机遥感技术在大气环境监测中面临的挑战3.1 等匀空间分辨率的问题在无人机遥感监测中，空间分辨率是非常重要的一个指标。
采用无人机进行遥感监测时，不同传感器所获得的遥感数据分辨率不同，这可能会导致数据精度不高的问题，同时可能影响监测数据的质量等重要指标。
大气环境遥感
大气散射和大气吸收的异同点？ 相同点：原传播方向的辐射强度减弱
吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太 阳辐射强度的衰减 散射：使原传播方向的辐射强度减弱，增加向其他方向的辐射 散射改变了太阳辐射的方向，但是并不改变太阳辐射的强度
大气遥感应用—气溶胶监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法 陆地上空遥感气溶胶的最大困难是地表反射辐射的扣除问题？ 如果下垫面没有反射率（如反射率小于10%），这样是不是基本上 不需要扣除下垫面背景辐射的影响问题？也就是说卫星遥感的辐射 值就是大气中气溶胶的多次散射辐射值？ 如果地表反射比较低，在遥感影像上表现为暗背景， 如果要是亮背景（地表反射率比较大），地表反射辐射的扣除就比 较困难
大气遥感应用—气溶胶监测
大陆型气溶胶光学厚度反演方法——暗像元法 陆地上的稠密植被、湿土壤及水体覆盖区在可见光波段反射率很 低，在卫星图像上称为暗像元
水体在整个可见光和近红外区的地表反射率都很低，浓密植被在 红波段(0.6-0.7μm ) 和蓝波段(0.4-0.5μm )的反射率也非常 低
模拟及观测研究表明，在晴空无云的暗像元上空，卫星观测反 射率随大气气溶胶光学厚度单调增加，利用这种关系反演大气 气溶胶光学厚度的算法，称为暗像元方法。
卫星遥感弥补了一般地面观测难以反映空间具体分布和变化趋向的不足为人们全天候实时了解大范围的气溶胶变化提供了可能但是由于遥感方法对于光学厚度反演过程中源于地表反照率和气溶胶模型带来的误差难以估计因此卫星遥感需要同时有地面遥感观测进行对比与校正卫星遥感气溶胶必须从卫星遥感的辐射值中区分出哪些来自下垫面反射多少是气溶胶的多次散射值在晴空的条件下卫星上探测到的辐射由下垫面反射的太阳辐射透过气溶胶部分与气溶胶多次散射返回太空的部分组成卫星遥感气溶胶的研究始于七十年代中期在晴空的条件下卫星上探测到的辐射由几部分组成
环境遥感技术及应用(田静毅)大气遥感课件
顶部的发射辐射。通过对某一地区（如中国西北
地区）云、沙尘和地表在AVHRR各通道的统计分析，
一些低云与沙尘顶部的亮温很相近，但二者在反
射率上却有显著差别；西北地区裸露的地表与沙
尘在可见光通道的反射率上很相近，但二者在红
外通道和亮温上又有明显差别。根据这些特点，
可以对可见光、近红外和红外通道进行单通道增
环境遥感技术及应用（田静毅）大气遥感
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EOS-MODIS辐射仪提出的用于全球陆地上空气溶胶遥感 的方法。
n 第一步，选取暗背景像元，确定其地表反射率
利用2.1μm通道的反射率，以及它与蓝光、红光的地 表反射率的经验关系，可以较精确地得出地表反射率。
n 第二步，初步估计光学厚度
利用全球大陆及气溶胶模式和卫星测得的红光通道和 蓝光通道表观反照率，推算气溶胶的光学厚度。
n 第三步，确定气溶胶模式利用第二步得到的气溶胶光学 厚度，确定气溶胶模式和在蓝光、红光通道气溶胶的单 次散射的路径之比。利用此比值可以区分出沙尘气溶胶 模式和非沙尘气溶胶模式。
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n 第四步，重新计算气溶胶的光学厚度根据 气溶胶模式订正红光和蓝光的光学厚度。 利用大陆模式气溶胶等新模式气溶胶的转 换关系，得到重新计算的气溶胶光学厚度。
n 第五步，次网格计算以上计算的气溶胶的 分辨率是10km×10km。对于空间变化剧烈 的气溶胶就显得不够。为此，首先利用 10km×10km气溶胶的光学厚度和标准差来 确定是否需要订正，如对标准差与光学厚 度之比大于0.5，则气溶胶的空间变化剧烈， 需要可正。然后，将网格分成5km×5km， 重新计算。
强，然后进行三通道的R、G、B合成，在合成的图
像上可以很容易地将沙尘、低云和地表区分开来。
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➢ 3.5～5.5μm，即中红外波段，物体的热辐射较 强。这一区间除了地面物体反射光谱反射太阳辐 射外，地面物体也有自身的发射能量。比如，卫 星的传感器用3.55～3.93μm探测海面温度，获 得昼夜云图。
➢
➢ 8～14μm，即远红外波段。主要来自物体热辐射 的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温 度
➢
➢ 散射主要发生在可见光波段．其性质和强度取决 于大气中分子或微粒的半径r与被散射光的波长λ 二者之间的相互对比关系。
散射的类型
➢ 散射能力的大小常用散射系数来表达
➢ a.瑞利散射。当λ＜＜r，发生的散射称瑞利散 射．它的散射强度与入射辐射波长的四次方成反 比
➢ 其中： γ为散射系数， λ为波长 ➢ 入射辐射的波长短，辐射能力愈强
➢ 吸收太阳短波辐射的主要气体是H2O，其次是O2 和O3，吸收太阳长波辐射的主要气体是H2O其次 是2和O2
水汽(H2O)吸收
➢ 水汽对电磁辐射的吸收最为显著，其吸收带集中 在中红外波段，实验表明液态和固态水比汽态水 具更强的吸收能力。水汽吸收带很多，归纳起来 为：
➢ 2个宽的强吸收带：波长为2.27～3.57μm和电磁辐射与介质作用后，产生次级辐射 扣部分原入射辐射穿过该介质，到达另一种介质 的现象或过程，一般用透射率τ来表示透射能力， τ=透射能量／入射能量。
➢ 大气窗口是指大气对电磁辐射的吸收和散射都很 小，而透射率很高的波段，换句话说，就是 电磁 辐射在大气中传输损耗很小，能透过大气的电磁 波段。
2.大气的吸收
➢ 吸收电磁辐射是物质的普通性质，是指电磁辐射 与物体作用后，转化为物体的内能。根据吸收的 强弱和随波长的变化，吸收分为两种：
➢ 一般吸收。在电磁辐射的整个波段内都有吸 收．且吸收率随波长的变化几乎不变的吸收。
➢ 选择吸收。在一些波段上吸收很大．而一些波段 上吸收很少，即吸收率随波长的变化有急剧变化 的吸收。
➢ b.米氏散射。当λ时，发生的散射称米氏散射，其 散射程度约与波长的二次方成反比。
➢
➢ c.非选择性散射（粗粒散射）。当λ＜＜r时，发 生的散射称粗粒散射，其散射强度与波长无关， 是非选择性散射。大气中的液、固态水和固体杂 质r＞1μm，都大于可见光的波长(λ＜r)，因此它 们对可见光散射出的辐射呈白色．如云、雾等呈 白色即是这个原因
第三章 大气环境遥感
第一节 大气环境遥感监测原理
➢ 大气环境遥感的基本概念 ➢ 电磁辐射的大气传输 ➢ 大气遥感探测
一、大气环境遥感的基本概念
➢ 掩星：掩星是一种天文现象，指一个天体 在另一个天体与观测者之间通过而产生的 遮蔽现象。 测量的是已知特征信号通过大 气的一部分时，由于大气的作用而发生的 变化
➢ 在地球大气的气体成分中，水汽是最重要、最活 跃的，它不但造成云雨雷电、天气变化，而且在 地球的生态系统中起着重要作用。
➢ 多种气体成分组成的干洁空气、水汽（可处于气、 固、液三态之中一态）及悬浮的气溶胶粒子。
二、大气参数的垂直分布探测
大气温度和湿度探测 卫星云迹风探测
1.大气温度和湿度探测
二氧化碳(2 )吸收
➢ 2对电磁辐射的吸收主要发生在大于2μm的红外波 段。
➢ 1个宽的吸收带：波长大于13μm的超远红外线几 乎全被吸收受。
➢ 2个窄的强吸收带：2.6～2.8μm和4.1～4.45μm
➢ 此外，尘埃、水滴、N2O、等也对电磁辐射有所 吸收。
3.大气的散射
➢ 散射是指电磁辐射与结构不均匀的物体作用后， 产生的次级辐射无干涉抵消，而是向各个方向传 播的现象，它实质是反射、折射和衍射的综合反 映。
➢ 散射：测量的是沿入射波方向与偏离该方 向的散射波特性
➢ 发射：测量的是发射辐射的谱特性及其强 度
➢ 温度探测 ➢ 成分探测 ➢ 气压探测 ➢ 密度探测 ➢ 测风
二、电磁辐射的大气传输
1.大气对太阳辐射的影响
太阳辐射进入地球之前必须通过大气层，由于大气对太阳辐射具有吸 收、散射和透射等作用，所以使得太阳辐射到达地面的能量不断衰减。
0.8～2.5，即微波波段，由于微波穿云透雾的能 力，这一区间可以全天候工作。而且由其他窗口 区间的被动遥感工作方式过渡到主动遥感的工作 方式。如侧视雷达影像， 的卫星雷达影像等。其 常用的波段为 0.8，3，5，10，有时也可将该窗 口扩展为0.05至300 波段
5.辐射传输的有关物理量
➢ 大气光学厚度：沿辐射传输路径，单位截面上所 有吸收和散射物质产生的总削弱
➢ 大气所吸收的辐射能量的多少与大气中吸收气体 的吸收特性和气体含量的多少有关。
➢ 在弱吸收光谱区，表面辐射被近地面层大气吸收， 同时又从大气低层以自身温度发射同一波段的辐 射到太空。
➢ 在强吸收光谱区，当辐射通过大气时，表面辐射 经过一个吸收和放射过程，到达太空的强吸收光 谱区的辐射基本上来自于大气比较高的层次。
➢ 2个窄的强吸收带：其中心波长分别为1.38μm、 1.86μm。
➢ 1个弱的窄吸收带：波长0.7～1.23μm。
臭氧(O3 )吸收和氧气(O2)吸收
➢ 臭氧吸收集中在紫外波段，对波长0.3μm以下的 波段全部吸收．在9.6μm 附近有一很窄的弱吸收 收带。
➢ 氧气对电磁辐射的吸收发生在小于0.2μm、 0.69μm、0.76μm几处，但都很弱。
➢ 光学质量：辐射沿传输路径在单位截面气柱内所 吸收或散射的气体质量
➢ 单色透过率和单色吸收率：通过一段大气路径的 透过率和吸收率
第二节 大气成分遥感监测
➢ 大气的成分及分布 ➢ 大气参数的垂直分布探测 ➢ 主要大气成分遥感监测
一、大气的成分及分布
➢ 地球大气由多种气体和悬浮于其中的固体粒子或 气体粒子（称为大气气溶胶）所组成。
大气窗口
主要大气窗口
➢ 0.3～1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段。 这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星 传感器扫描成像的常用波段。比如， 卫星的 的 1～4 波段，卫星的波段等
➢
➢ 1.5～1.8μm，2.0～3.5 μm，即近、中红外波 段，在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些 波段，比如的5、7波段等用以探测植物含水量以 及云、雪或用于地质制图等