遥感技术在环境监测中的实践与发展

齐爽　韩彦强

摘 要：基于卫星遥感技术的环境遥感监测，具有监测速度快、范围广、持续动态监测等优势，可将遥感卫星技术与实地勘测相结合，能准确实时反映城市资源状况和变化趋势等，投入少、回报高，被应用于大气、水质和固体废弃物等实时监测和动态分析，为环境监测提供坚实可靠的技术保障。研制开发应用综合多功能型的遥感信息技术是未来发展方向和趋势，遥感技术是在现代物理学、空间技术、数学方法、计算机技术和地球科学理论的基础上新兴起的一门边缘应用技术学科，是依据高空和外层空间的各种平台，运用各种传感器从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线等目标进行探测和识别，从而获取反映地表特征的各种数据，然后经传输、变换和处理后从中提取有用信息，以实现研究地物空间形状、位置、性质、变化及其与环境的相互关系。

关键词：遥感技术 环境监测 实践应用 发展趋势

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0103-01

目前，遥感技术广泛应用于国防、气象、测绘、交通、工程、能源、灾害监测与环境保护及国土资源勘查、农林牧渔业等多个学科和领域。随着城市的快速发展和人口的增长，同时也带来了一系列的城市污染问题，致使环境监测任务加剧，传统的环境监测方式不仅耗费了大量的人力物力、调查周期漫长，还难以获取理想的效果，不能及时、准确反馈城市环境实际情况。而现阶段随着科技发展应运而生的基于卫星遥感技术的环境遥感监测，具有监测速度快、范围广、持续动态监测等优势，可将遥感卫星技术与实地勘测相结合，能准确实时反映城市资源状况和变化趋势，并及时精确的获取到数据反馈，且投入成本低、回报高，无需现场采集样本，能发现常规方法无法监测到的污染源，可实现对城市生态环境的实时监控及动态分析，为环境监测提供坚实可靠的技术保障。

1 遥感技术在环境监测中的实践应用

遥感技术能对制定区域进行跟踪测量，测出水中叶绿素、水温、泥沙含量、水色等大部分微量元素的实际含量，还可测量出大气温度、湿度以及各种有害气体浓度和分布情况等，也可在固体污染物测量方面发挥作用，快速获取与污染有关的大气生态效应、污染物分布及扩散情况、污染源位置、污染范围等全方面信息。

1.1 遥感技术在大气监测中的实践应用

工业和人类生产生活排放的废气、烟尘、粉尘、扬尘及人工合成物质自然挥发的有毒有害气体是破坏和污染大气的主要污染源，灾害性大气污染主要是受沙尘暴影响。遥感综合技术是现阶段城市环境监测中监测和评价大气环境质量的有效途径，利用遥感影像的特征可进行大气污染范围、污染源位置、污染物扩散途径监测，结合实地观测数据可测定出大气污染物含量，由此监测、评价大气环境质量。

（1）有害气体监测。受自然或人为条件影响造成的二氧化硫、氟化物等有害气体污染，植被对红外线反射能力会有所下降，植被纹理、颜色等外在特征也会发生异常，根据植被遭受一定程度污染后出现的这一特点，可利用间接解译标志对污染情况进行监测分析。

（2）臭氧层监测。臭氧自身能够吸收0.3微米以下的紫外线区中的电磁波，根据这个特性可采用紫外波段作臭氧层测定；当大气中臭氧含量达到了一定高度时，受其影响，温度就会随之升高，此时也可利用红外波段进行监测。

（3）沙尘暴监测。目前，主要运用遥感手段研究和监测沙尘暴的发生发展过程，通过卫星图像具有的红外通道可确定出沙尘暴出现位置，而且卫星图像的高时间分辨率（如1 h重返）对大尺度的监测沙尘暴运动轨迹十分有利。

1.2 遥感技术在水质监测中的实践应用

正常情况下，清洁水体反射率较低，吸收光的能力较强，其在遥感影像中表现出的色调较暗，而且这一特征反映在红外谱段上时更为显著，因此可利用清洁水与污染水的反射光谱作为监测依据，运用遥感影像特征对水环境进行监测分析，将水色指标及光谱特征作为水体遥感技术监测的主要依据。将卫星获取的像片或磁带数据中水面光谱资料正常水光谱资料作对比分析，然后利用微型电子计算机进行及时处理，即可探测到水源中各种污染情况；根据遥感技术监测范围广的特点，能够在水体扩散时及时监测到污染物排放源、影响范围和程度及其扩散方向，有利于尽快找出污染源。水体中污染物种类多且繁杂，通常将水污染划分为废水污染、石油污染、泥沙污染等多种类型，分别进行遥感监测。

（1）废水污染监测。废水中含有较多种类的悬浮物，而且废水水色差异较大，呈现的特征曲线上的强度也各不相同。水体遭受废水污染后，可利用多光谱合成图像进行废水监测，也可依据废水中水温差异特性采用热红外作监测分析。

（2）泥沙污染监测。随着水体中悬浮泥沙含量的增加，水体反射量增加，反射峰出现“红移现象”。高光谱遥感技术科探测水体泥沙含量，判断悬浮泥沙浓度的最佳波段为0.65～0.85μm，含有各类土壤的水体在波长1 550～1 850nm、1 350～1 380nm的光谱反射率与泥沙含量呈明显的线性相关，而且采用蓝光波段和绿光波段反射率比值可判别两种水体的浑浊度。

（3）石油污染监测。石油污染是港口和海洋常见的水污染现象，石油与海水存在较大的光谱特征差异，在很多光谱段上即可将石油与海水判别开。因此可利用遥感技术进行石油污染监测，确定水体石油含量和污染区的实际范围，并能追踪到污染源。

1.3 遥感技术在固体废弃物监测中的实践应用

城市环境污染还包括居民生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾以及混合垃圾等固体废弃物，利用遥感图像所具有的色调、色彩、形状等特征尤其是采用航空热红外图像可有效的调查监测到固体废弃物堆场，确定污染物位置、范围等。

2 环境监测遥感技术的发展

随着环境监测工作对高精度遥感数据要求的日益增高，高性能的新型传感器不断得到研制开发，卫星遥感影像获取技术正在向着高空间和高光谱分辨率的方向发展，热红外遥感技术将得到更为广泛的应用，而且具有全天候全天时影像获取能力的雷达遥感技术兼具对一些地物的穿透能力，今后也将得到推广应用，同时以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统已成为当前和今后一段时期内遥感技术发展方向之一。针对遥感信息模型方面，遥感信息机理模型得到了进一步的发展和拓宽，进行开发及综合应用不确定性遥感信息模型及人工智能决策支持系统是未来重要的研究应用方向，充分利用环境污染遥感监测集成系统，开发集地理信息系统、环境污染遥感监测技术、全球定位系统及专家系统技术于一体的综合多功能型遥感信息技术，且适宜环境保护领域应用，有利于环境科学性、合理性及智能化程度的提高，扩展环境监测应用范围等，是环境遥感监测技术今后必然发展趋向。

3 结语

当前，环保工作是我国一项重要的基本国策，利用遙感技术加强环境实时监控，增强了资源环境动态监测能力及成效。在未来环境监测工作中，应加大遥感技术推广应用力度，充分发挥遥感技术在保护生态环境平衡、提高人类生存环境质量中的重要作用。

参考文献

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