遥感技术在环境监测中的应用

遥感技术在环境监测中的应用

发表时间：2017-09-19T13:27:26.253Z 来源：《防护工程》2017年第11期作者：杨阳[导读] 目前我国的环境污染和生态破坏问题依然严重，主要表现在森林和草地生态功能退化、植被覆盖率降低。

交通运输部天津水运工程科学研究所天津 300456 摘要：随着我国经济的高速发展，环境污染和生态破坏日益严重，突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一，正发挥着不可替代的作用。遥感技术是获取环境信息的有力手段，是实现这一目的的极有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况，正确评价环境质量，寻求改善生态环境的途径和措施，具有重要的意义。

关键词：环境；污染；遥感技术

引言

目前我国的环境污染和生态破坏问题依然严重，主要表现在森林和草地生态功能退化、植被覆盖率降低、水生态系统失调、荒漠化速度加快、生物多样化骤减、水土流失严重等问题。环境管理和污染控制的主要手段之一即为环境监测，其对于环境治理有着不可比拟的重要性。但是，我国幅员辽阔，导致地面环境监测网点分布不集中，仅依靠传统的环境监测技术及监测台站无法准确及时的做出环境质量报告和污染预报。为了满足生态系统和人体健康应对日益恶化的环境的需求，环境监测技术需要进行快速准确的优化改进。由此，遥感技术逐渐被应用在环境监测当中。1环境污染遥感监测技术遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术。根据所利用的波段，遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术三种类型。当前，遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理和军事侦察等诸多领域，从室内的工业测量到大范围的陆地、海洋、大气信息的采集以至全球范围的环境变化的监测。遥感技术在环境污染监测中的应用发展很快，现在已可测出水体的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色；可测定大气气温、湿度、CO、CO2、O3、CH4等主要污染物的浓度分布；可测定固体废弃物的堆放量、分布及其影响范围等，还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查，预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向，估算污染造成的损失并提出相应的对策。近几年来，随着全球环境问题日益突出，具有全球覆盖、快速、多光谱、大信息量的遥感技术已成为全球环境变化监测中一种主要的技术手段。2遥感技术在环境各方面的应用2.1水环境中的应用对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。遥感监测视野开阔，对大范围内发生的水体扩散过程容易通览全貌观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点。从而查明污染物的来龙去脉。

2.1.1泥沙污染及水体浑浊度分析水体中泥沙含量增加使水反射率提高。随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加，水体反射量逐渐增加，反射峰亦随之向长波方向移动，即红移。又由于水体在0。93～1。13μm附近对红外线吸收多，不适宜作悬浮泥沙浓度的判定波段。定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段应在0。65～0。85μm之间。

2.1.2城市污水监测城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，它们分解时耗去大量氧气，使污水发黑发臭，当有机物严重污染时呈漆黑色，使水体的反射率显著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑色色调的条带。使用红外传感器，能根据水中含有的染料、氢氧化合物、酸类等物质的红外辐射光谱弄清楚水污染的状况。水体污染状况在彩红外像片上有很好的显示，不仅可以直接观察到污染物运移的情况，而且凭借水中泥沙悬浮物和浮游植物作为判读指示物，可追踪出污染源。

2.1.3废水污染和水体热污染调查废水由于水色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样。废水污染一般用多光谱合成图像进行监测，有的根据温度的差异也可用热红外方法测定。热污染使用红外传感器，能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源，热红外扫描图像主要反映目标的信息，无论白天、黑夜，在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显，水温的差异在像片上也能识别出来。利用光学技术或计算机对热图像作密度分割，根据少量同步实测水温，可正确地绘出水体的等温线。因此热红外图像能基本上反映热污染区温度的特征，达到定量解译的目的。

2.2大气监测中的应用大气遥感原理是大气中不同气体中有微量成分，尤其是大气污染的主要原因是气溶胶含量和各种有害气体无法被直接的遥感识别，而其中的微量成分有着固定的辐射和吸收光谱，因此可以通过测量这些成分的光谱而监测大气结构、状态以及变化。大气遥感监测主要是利用气象卫星对大气的温度及水蒸气进行定期的检测，主要的电磁波谱是近紫外线到红外线的范围和微波范围。大气遥感监测是一项高新技术，灵敏度和分辨度都较高，还具有多组分、实时和快速监测等特点。

2.3土地和地面中的应用随着全球变化问题的不断严重，要求数据可以描述大范围土地的覆盖特性，因此，以人造卫星为基础的遥感技术可以依据多光谱扫描仪通过区分不同土地覆盖类型的光谱进行分类。地面发生污染后，污染区内的植物的光谱和正常区域内植物的光谱是由区分的，因此可以定期对地面的植物进行分辨。对于建筑物，可以基于其高反射率和形状的规则性进行检测。地面的遥感监测技术不仅可以可靠的对城市扩大的规模及速度进行跟踪，还能够对隔热性差的建筑物造成的热损失进行监测。3发展趋势

遥感影像获取技术方面，随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。雷达遥感技术具有全天候全天时影像的获取能力以及对一些地物的穿透能力，将得到更广泛的应用。以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统必将是当前及今后遥感技术发展的重要方向之一。

遥感信息模型的发展方面，遥感信息机理模型的发展和拓宽，特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。将环境污染遥感监测技术（RS）与地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GeographicInformationSystem，GPS）、专家系统（ExpertSystem，ES）技术集成，利用环境污染遥感监测集成系统，可以大大提高环境监测的科学性，合理性及智能化程度，从而大扩展环境监测的应用范围，开发集GPS、RS、GIS、ES于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术，也将是今后环境遥感技术的发展趋势。

结束语:综上所述，遥感技术在环境监测中的应用的意义重大，也符合可持续发展战略的需求，在今后会随着高性能传感器研发水平的提高，以及对遥感数据精度要求的增加，会朝着高空间和高光谱分辨率的方向有所发展，也将会在环境检测中有更广泛的应用，也会更加有利于环境保护。

参考文献

[1]李晓雪.基于遥感技术的环境监测应用分析[J].自动化与仪器仪表，2015.

[2]马晶晶.环境监测中遥感技术的应用研究[J].资源节约与环保，2013.

[3]浅述遥感技术在环境监测中的运用[J].滕佳恒,徐挺.资源节约与环保.2017.

[4]遥感技术在环境监测中的应用和发展前景[J].石丽娜,赵旭东,韩发.贵州农业科学.2010.