河北海岸带及其近海资源环境监测的遥感技术应用

(河北省制图院，河北石家庄，050000)

引言

随着高性能传感性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的要求，遥感技术在环境监测中的作用越来越重要，为及时获取海洋灾害发生及其影响的监测信息，并为当地政府和有关部门提供决策服务，根据渤海湾海洋灾害发生的特点，从海洋灾害的遥感监侧技术方法研究入手，介绍了河北省海洋灾害遥感动态监侧系统的功能。

1 海洋灾害遥感监测技术

1.1 风暴潮灾监测

风暴潮是强烈的大气扰箭在近岸水域引起的海面异常升降现象，其主要致灾因子是风暴增水。河北省沿海地区受地理位置和地形因素的影响，在气象因素和天文潮因素的共同作用下，容易引发风暴潮。利用卫星遥感监测风暴潮灾和海水人侵海洋灾害，主要是对其发生后的灾情状况等进行监测。NOAA和EOS极轨卫星的AVHRR和MODIS辐射计的第一、二通道可以探测地面及云层表面对太阳辐射的反射信息。灾害发生时期，往往是农作物生长季节，地面被大片的农作物覆盖。此时，从气象卫星宏观角度看，主要可识别的物体包括植被、水体、云系等，而它们在第一、二通道波长范围的反射光谱特性有着较大的差异川，因此可以达到灾情监测的目的。

1.2 赤潮监测

赤潮是海洋环境质量恶化的一种表现，它的发生涉及海区的生物、水文、气象、化学和人为影响等多种因素，其中海区污染造成的富营养化和某些微量元素的存在被认为是诱发赤潮的主要原因。河北省沿海海域的赤潮多发生在每年的5一10月；赤潮生物主要为夜光藻、微型原甲藻、叉角藻，作为赤潮监测的有效手段之一，卫星遥感监测得到越来越多的应用，并在日常监测工作中发挥了不可替代的作用。赤潮生物的发展和运动可通过来自多个方面的数据进行监测，卫星图像提供了有关赤潮特征的大尺度信息。海洋水色、海表面温度和叶绿素A三个方面是目前用于赤潮遥感监测的主要内容，在实际工作中，我们主要应用的赤潮遥感监测方法有单通道阑值法、比值法、多通道判识法、水温水色合成方法。为掌握和了解赤潮灾害的第一手资料，目前采用了卫星、飞机和现场船舶等多种手段，对赤潮的分布形态、发生范围、生物种类、贝类和海洋水文、海洋化学等多种要素进行监测。

1.3 海冰监测

渤海海冰有着明显的季节特征，特别是在海冰形成的初期和消失的末期，加之受强烈天气变化的影响，其状态变化和变化速率更大。通过卫星遥感资料分析冰盖范围、覆盖面积、搜盖度和海冰厚度等在一定意义上价值很大。利用冰与水明显的光谱特征差异，可以很好地分析冰盖范围、面积。冰厚是海冰的主要参数之一，其反演是世界性难题。采用统计建模法，通过海上试验与卫星同步时刻的冰厚，建立可见光双通道反照率、红外通道亮温与冰厚的关系模型。目前我们采用的是国家海洋环境预报中心通过在渤海冰面上获取的20个冰厚采样点数据建立的线性相关模型。

1.4 海域污染

从污染水体的波谱特性测量人手，采用卫星、地面、水体同步监测的方法，通过大量的实验数据分析得到如下结论：

(1)水体污染与地面和卫星反射光谱具有明显的相关性。

(2)以工业污染和生活污水为主的污染物和悬浮泥沙均对水体反射光谱产生显著影响，表现最明显的是可见光波段。

(3)污染物质含量、污染水体的污染性质和污染程度均与遥感波谱数据存在一定的相关性。海洋水色遥感本质上是可见光遥感，是利用可见致挤寸水体颜色变化敏感为基础的。根据渤海湾水色的变化来反映海洋污染情况，选取连续9a的NOAA极轨气象卫星资料，在卫星资料的选取上，尽量突出污染信息，避开其它信息。通过时相选取、通道提取、多通道合成等技术制作了近百张渤海湾水色监测图像，从宏观上对该海域近年来的春季污染状况给出了客观的分析，得出了一些初步的结论，即由于夏季人汛后，降水量增多，许多河流携带大量泥沙流人渤海，造成海水混浊，从而掩盖了由于污染造成的海水混浊状况。所以，遥感数据选择了春季，并且卫星过境仰角在600以上的时次。时相上选择14时左右过境时的遥感资料，此时太阳辐射较强，有利于信息提取，均做了渤海湾水域的影像处理。

2 遥感技术在环境监测中的应用

2.1 在海洋环境中的应用

在地球表面积中，海洋面积占据70%，在全球环境组成部分中，也是非常重要的关注内容。现阶段，虽然陆地表面问题备受关注，但是在全球环境风险评估工作中，海洋作用是毋庸置疑的。海洋的陆地环境和大气的物理化学和生物学影响，是不可忽视的，从全球范围来讲，海洋起到一个很好的缓冲作用，能够对大自然的自然温度变化，起到很好的缓和作用，进而缓解极端气候变化。从区域尺度方面来说，沿海区域海洋是洪水泛滥的潜在因素，对当地气候有着非常重要的影响，应当不断加强通过卫星遥感技术，来对航海环境风险进行检测。

目前，太空对海洋的观测，主要针对的是表面温度、粗糙度、坡度以及海水颜色，通过对海洋表面温度的遥感监测数据，能够对全球海洋的变化进行观测，通过对海洋表面温度及高度的绘制工作，能够实现对海洋近况及海面风力程度的了解，将大气尺度和海洋尺度之间的关系予以建立。能够提供天气数据，有利于对海洋从数小时到连续数周重复探测功能的实现，能够对大面积时间同步观测，探测范围较广，对于普通探测较难达到的区域数据，通过遥感就能实现。但是海洋特殊性比较突出，加上遥感探测技术的局限性，遥感观测数据会存在一定误差，遥感数据的取得，应当以具体测量技术数据的校准和修正工作为基础。

2.2 在大气环境中的应用

气溶胶属于比较稳定的悬浮体系，主要是有液体或固体微粒，平均分散在气体中而形成的。关于气溶胶粒子的来源方面，是一个比较复杂问题，其来源比较广泛并且纷繁复杂，可以是通过地球表面岩石和土壤风化作用，也可以通过风浪作用，使海水泡沫进行飞溅，进而在海洋表面形成海盐粒子、孢子、植物花粉，关于液态或固体粒子的产生方面，主要是通过人类燃烧活动和自然火灾，或者是通过工厂排放的气体或发生的化学反应而产生等。通过激光雷达遥感技术的应用，为更高时间和空间分辨率，对地球大气参数变化和特性的研究工作，提供了更大的可能性，伴随着研究工作的深入开展，不同类型的地面基础雷达系统，能够实现对地球大气层的持续探入，将激光雷达和其他遥感技术结合起来，能够对臭氧和颗粒物质的特性进行测量，这些特性包括许多方面，比如日变化、光学深度、空间分布、空间分层等。在对区域和全球尺度上地球大气层中气溶胶垂直可变性观测方面，已经或即将被运用空运和空间的激光雷达系统。

3 结束语

(1)综合利用多种卫星遥感资料可以实现对海洋灾害的遥感监测,海洋灾害卫星遥感监测系统的应用对于防灾减灾具有重要的意义。

(2)应用的赤潮遥感监测方法有单通道闭值法、比值法、多通道判识法、水温水色合成方法。现有的赤潮遥感技术均不具备发现赤潮、识别赤潮种类的能力,只适用于监测赤潮的分布范围。