遥感在全球变化中的应用

遥感在全球变化中的应用

杨红妍

（华东师范大学资源与环境科学学院地理系，上海200062）

摘要：快速、多波段、周期性、大面积覆盖等观测能力的空间遥感技术，是全球环境变化研究中不可替代的重要手段。随着遥感技术在国际上的蓬勃发展，遥感技术在我国全球环境变化研究中也开始得到了广泛的应用。简述了遥感技术在我国土地利用覆盖、大气、湿地、海洋调查与灾害监测方面的应用情况以及所取得的成果。这些研究为遥感技术在全球环境变化研究中的深入应用奠定了基础。

关键词：遥感、全球变化、土地利用、大气、湿地、海洋、灾害

0 引言

当前，人类面临着人口膨胀、资源匮乏和环境恶化三大危机，而其中环境恶化制约着人类的生存和资源的可持续利用，影响全球环境的温室效应、臭氧层破坏、森林锐减、物种灭绝、土地退化和淡水资源短缺等一系列重大问题困扰着人类社会。面对全球环境日益恶化的严峻现实，科学家必须在研究全球变化现状的基础上，预测未来环境变化趋势，从而为政府决策提供科学依据。环境恶化的全球性和全球变化对世界经济发展的重要性，日益引起世界各国科学家和政府首脑对全球变化研究的关注，纷纷呼吁要采取全球性的合作。目前，国际上公认的全球变化研究的四个国际科学计划-即WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS正是国际科学界努力的结果，四个计划的实施极大地推动了全球变化研究。

全球环境数据的获取是全球变化研究中的第一优先,而遥感技术以其宏观快速能提供全球和区域地表的面上信息等优势,必将在全球环境数据的获取中起着重要的、不可或缺的作用。

随着遥感技术的日益完善-遥感技术已渗入到全球变化研究的众多领域。从辅助手段到主要手段，乃至于某些专题研究中的唯一手段，遥感技术在全球变化研究中发挥着越来越重要的作用。

1 全球变化和遥感技术概要

全球变化是指气候和地表即地表以上各种因子间的相互作用造成的环境变化。它涉及到岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。全球变化是当今地球科学研究的热点和难题,已引起世界各国政府的高度重视和大力支持。当前,已有一大批不同学科领域的科学家(水文、生态、大气、气候、遥感等)投身于全球变化或与之相关的研究。全球变化已成为地球系统科学一个新的研究领域。

由于受到人类活动和自然过程的作用，目前全球变化研究中已经出现土地利用/覆盖变化、碳循环、湿地以及大气监测等热点研究问题。具有全球观测能力的遥感技术是全球变化研究中重要的、无可替代的技

术手段。利用遥感既是获取全球变化信息，时间周期很短。天空中运行的气象卫星，可以一天两次监测同一地区，发过SPOT地球观测卫星，在需要时可以3～5天的间隔观察同一地区，美国发射的地球观测卫星，以16～18天的时间间隔观察同样的地区。

2 遥感技术在全球变化热点问题研究中的应用

全球变化研究涉及的学科和领域众多，所需的数据量巨大，种类也繁多。下面是遥感技术所

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作者简介：杨红妍，女，1982-，在读硕士（51110801062）。地理系地理信息系统专业。E-mail：yuwan119@

能提供的数据种类：大气的垂直温度剖面；降水量及频度；大气与同温层臭氧含量；云覆盖率；海面温度；雪线；海冰线及海冰厚度；植被指数；反射率；风暴位置；太阳能入射量；太阳能通量及光谱；地球辐射量；海洋叶绿体含量；痕量气体；海洋表面风；浪高及方向；洋流；同温层及中间层的化学构成；大地热容量B地面温度；同温层与上层对流层的化学构成；地面风速及方向；同温层微粒与臭氧；土地利用状况；海洋泥沙含量；浅海地形；陆地冰的范围与厚度；土壤类型及变化；火山爆发与火山灰分布；土壤湿度及变化；海岸滩涂及变化；大地径流量；森林及草场火灾；积雪范围与厚度。从这些数据可以看出，遥感技术已渗入到全球变化研究的很多领域.随着遥感技术的发展，遥感数据的种类会更多，而且提供数据的质量将会有大的改观，从而可满足全球变化研究众多领域研究的数据需求。下面仅从全球变化研究的几个热点问题中的遥感技术应用阐述遥感技术在全球变化研究中的应用潜力及进展情况!

2.1遥感在土地利用/覆盖变化监测中的应用

由于地球表面，尤其是土地利用／土地覆盖状况处于频繁的动态变化中，前期的研究成果往往很快就发生了变化，所获得的数据变得陈旧，因而及时了解其变化就显得尤为重要。利用遥感技术进行土地利用／土地覆盖变化的动态监测关键在于多时相遥感数据的选择、不同时相数据的空间及光谱的匹配、变化检测方法的选择以及变化信息的提取与制图等。

遥感对土地利用变化的监测，过去大量的还是运用目视分析对比不同时相土地利用图的差异，或用新的遥感分类图与旧的土地利用专题图比较以求得变化区域和变化量，其效率与精度往往不能满足用户的要求。即使是对不同时相遥感图象先分类后再逐个象元的对比、检测变化信息，也因各自分类标准不一，精度、可信度难以满足实用需求。

随着GIS的发展，人们借助于GIS的支持，进行专题信息的叠合分析，可直接检测变化图斑，进行动态分析，输出动态变化图和统计数据，满足用户的不同需求。

但是以往由于GIS与遥感之间的接口并不畅通，人们往往不得不经过一个遥感专题制图的过程，再将不同时相的土地利用图数字化或扫描输入GIS进行分析。这样一来原本快捷的动态监测过程却要受到专题图制作周期的影响，难以实现快速监测的目的。

随着RS／GIS的有效整合，这一矛盾将逐步得以解决。另外，直接从动态遥感信息中提取变化因子，实现快速动态监测。如，不同时相遥感复合数据的分类提取、不同时相数据的植被指数变化图、不同时相复合数据的主成分分量合成图等，均可以取得较好的效果。

下图一：土地利用/土地覆盖变化信息提取技术路线图

下图二：土地利用变化监测图

图一：土地利用/土地覆盖变化信息提取技术路线图

Flg.1(Land use /land cover change information extraction technology roadmap ）

Flg.1（

图二：土地利用变化监测图

Flg.2（land use change monitoring plans ）

2.2遥感在大气监测中应用