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

[摘要]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, 遥感技术被广泛应用于环境各个方面。本文综述了遥感技术在海洋监测、大气监测和土地覆盖利用变化监测中的应用研究进展以及遥感技术存在的问题和解决对策以及展望。

[ 关键词]遥感技术; 环境监测; 应用

Application and Development Prospect of Remote Sensing Technology in

Environment Monitoring

Abstract: T he remote sensing technology with the incomparable superiority compared with traditional environment monitoring technology and monitoring stations has being widely applied in pollution monitoring of atmosphere, water quality and solid waste and change of land utilization type and ecological vegetation. T he paper reviews the application research progress and development prospect of remote sensing technology in the monitoring of atmosphere, water quality and ecological vegetation.

Key words: remote sensing technology; environment monitoring; application

1 概述

遥感是20 世纪60 年代发展起来的对地观测综合性技术[1 ] ,是一种应用探测仪器, 不需要与探测目标直接接触, 通过记录目标物体的电磁波谱, 从而分析解释物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感技术让大面积的同步观测成为现实; 可以在短时间内对同一地区进行重复探测, 实现对地物的动态监测;其数据具有很强的综合性、可比性和经济性。

1992 年, 联合国世界环境与发展大会提出并通过以可持续发展作为世界各国共同接受的发展战略, 在大会上通过的“21世纪议程”的数百个项目中, 有相当一部分涉及到卫星遥感与地理信息系统技术[2 ]。全球《21 世纪议程》中还指出, 评价可持续发展的进度的方法是利用各种指标体系衡量经济、社会与环境的改变[2 ]。20 世纪90 年代以来, 遥感技术已广泛应用于环境监测、自然资源调查和动态监测、城市规划等各方面。其应用研究涉及的领域广、类型多, 既有专题性的, 也有综合性的, 包括农业生产条件研究、作物估产、国土资源调查、土地利用与土地覆盖、水土保持、森林资源、矿产资源、草场资源、渔业资源、环境评价和监测、城市动态变化监测、水灾和火灾监测、森林和作物病虫害研究等。至今它仍以多空间分辨率、多时相的遥感图像和数据使人们能够分析环境和自然资源等的时空变化规律, 推动人类和谐进步与发展。

2 遥感技术在环境各方面的应用

2. 1 在海洋环境中的应用

通过对遥感信息的分析、仿真和模拟,可以获得影响海洋理化和生物过程,如海冰运动、海流循环模式、海表面等温线分布、叶绿素浓度等相关参数。在现代海洋渔业中,遥感已成为渔情分析和预报的重要技术手段之一。在海洋污染监测方面,卫星遥感可实现对海洋大范围、全天候的污染监测,有很高的实用价值。

2. 2 在大气环境中的应用

2.2.1. 对大气气溶胶的监测

高分辨率的卫星遥感弥补了一般地面观测难以反映气溶胶空间具体分布和变化趋向的缺陷,为全球和区域气候研究及城市污染分析提供了研究资料。毛节泰等[1章伟伟,过仲阳,夏艳. 利用MODIS 监测沙尘暴的影响范围[J ] .遥感技术与应用,2008 (6) ] 利用MODIS 卫星资料测量了北京地区的气溶胶光学厚度,同时与地面光度计的测量结果比较,试验证明两种方法的测量结果比较接近,说明利用卫星遥感监测气溶胶是一种地面遥感监测较好的替代方法,可以弥补地面遥感地面观测空间覆盖不足的缺陷。

2.2.2. 对沙尘暴的监测

目前对沙尘暴的遥感监测主要是利用MODIS和NOAA/ AV HRR 数据。章伟伟[2 范一大,王秀山. 中国北方典型沙尘暴的遥感分析[J ] . 地球科学进展,2002 (2)] 等采用EOS -Terra/ MODIS 数据通过分析沙尘暴的波谱特征和MODIS 传感器通道的特点,采取基于双通道阂值的叠加分析法对对内蒙古的沙尘暴进行了提取监测。范一大等[3 胡顺星,胡欢陵,周军. 差分吸收激光雷达测量对流层臭氧[J ] . 激光技术,2001 (6)] 提出了利用NOAA/ AV HRR 数据提取沙尘暴信息和沙尘暴信息密度割的方法,经与气象数据对比验证,结果比较满意。

2.2.

3. 对有害气体的监测

人为或自然条件下产生的SO2 、氟化物等对生物机体有毒害的气体,通常采用间接解译标志监测。植被受污染后对红外线的反射能力下降,其颜色、纹理及动态标志都不同于正常植被,利用这些特点可以间接分析污染情况。王雪梅等将像元信息概化为土壤、植被、水体等基本信息类型的线性集合与污染气体信息的简单叠加,首次从TM 卫星数据直接定量提取珠江口地区大气污染气体累加浓度信息。

2.2.4. 对城市热岛效应的监测

利用热红外遥感测定地物的辐射温度,推算出地物温度,进而根据热效应的差异,能有效地探测出热源。利用光学技术或计算机对热图像作密度分割,根据少量同步实测温度,正确绘制出城市的等温线,可详细反映该城市热污染的分布情况。马跃良等[6 ] 利用Landsat TM/ ETM+ 热红外波段数据,根据辐射传输方程的地表温度反演方法,定量计算了广州市城区1988 年、1995 年和2002 年的地表温度,分析了广州市热岛扩展的时空演变格局。

2. 3 土地覆盖利用变化在中的应用

土地覆盖利用变化(LUCC) 研究是遥感应用最广泛的领域之一。城市土地利用变化研究需要多时段、动态的遥感图像资料。要获得某区域土地利用变化的信息,首先需要对同一地