遥感技术在生态环境监测中的应用研究

张鑫

（内蒙古自治区环境监测总站呼和浩特分站，内蒙古 呼和浩特 010030）

自改革开放以来，我国工业和农业实现了高速的发展，国民经济水平和生活质量也得到了很大的提升，但是工业和农业生产水平不断提高的同时，生态环境问题也日益突出，环境监测和保护工作势在必行，因此生态环境问题成了限制工、农业发展的重要问题。为了将生态环境的污染程度和发展速率进行有效的控制和缓解，进行生态环境监测工作是势在必行的，尤其是能够将水、土壤和大气环境一体监督管理的技术是十分重要的，决定着生态环境监测工作的质量和效率[1]。

1 遥感技术的概述及特点

1.1 遥感技术的概述

遥感技术配备了高分辨率数码转换器以及数据处理器。确保在环境检测的过程中得到的数据信息有更大分辨率支持，无人机现阶段拍摄分辨率达0.1～0.5 m范围，数据转换器支持下，对无人机拍摄采集到的图片会被自行转换成数据，得到数据信息第一时间传达到控制端。无人机遥感系统在目标区域测量，对数据处理效率高，分辨数据信息率强之外，更大限度地保证数据精准率，为环境保护工程提供更为有力的技术支持，进而实现对地表的勘察、生态环境监测和污染监测管理的工作。遥感技术涉及诸多的现代化新兴发展技术，是计算机技术、大数据技术、卫星监测技术以及生态环境监测技术的结合物，能够减少生态环境监测人员到实地监测的工作，提高生态环境监测的工作质量和效率。

1.2 遥感技术的特点

1.2.1 数据信息采集精准度高

遥感技术以无人机遥感系统为主要的飞行平台，利用高分辨率的数码相机等先进设备作传感器，借助3S制图技术进行全方位的制图。期间还需要对相关数据及信息进行采集、整理，并运用遥感技术、地理信息技术及全球定位技术三大系统的主要内容进行数据信息内容的鉴别，以此更好地提升航测的精准性。相对于已有的地形环境保护技术，无人机遥感系统在整个应用过程中，不仅具有成本低、灵活性强、结构简单等优点，同时其测量精度和工作效率也相对较高，这将能够在一定范围内满足现代地形环境保护的需求[2]。

1.2.2 信息采集非常灵活

传统人工生态环境监测工作中，对生态环境数据的采集需要到实地进行勘察和数据采集，然而到实地采集通常会有着诸多环境条件的限制，导致数据采集工作难以高效进行，例如：高原和复杂山脉等难以到达的地区；大峡谷以及一些深入地下的区域等。但有了遥感技术后，监测工作人员不再需要到实地进行监测，并且还能对这些复杂的，难以抵达的区域进行大面积的生态环境数据统一监测，降低工作人员的工作量，提高生态环境监测的工作质量和效率。

2 我国生态环境监测的现状

当前我国的生态环境监测工作更注重监测结果，因为相关的生态环境保护和恢复工作都需要根据生态环境监测的结果来针对性地给出科学的执行方案，这样才能使得生态环境恢复和保护工作能够真正有效果。目前，我国正在大量建设生态环境监测平台，对大气、土壤、水资源和油污治理等方面进行监测，使用遥感技术对一些难以抵达或地形复杂的区域进行数据监测，为后续的环境治理提供有效的数据支撑[3]。

将遥感系统运用于环境影响评价阶段能够更好地提供所在区域的地形图，尤其对于大部分近郊以及重点开发的区域更加需要从规划以及制图方面选择相应的图片文件，由此使得环境保护能够得到数据以及图像的支撑。当前许多环境保护部门在重点发展区域仅仅以时效性不强、清晰度不高的图件为底图，这将直接导致环境评价工作质量难以得到优化提升。遥感系统能够有效地解决以上问题，它能在较短的时间内为环境保护部门提供实时、准确的图件，并能有效地减少对边远、危险区域进行实地考察的工作量，使其能够为环保部门提供更加具有可靠性和准确性的审批数据内容。将遥感系统提供的图像与建设项目环保验收阶段的图像进行对比，也将能够更好地了解周边居民的拆迁情况、平面布局以及生态环境状况等，进而更好地提升环境评估的整体科学性。

3 遥感技术在生态环境监测中的具体应用

3.1 遥感技术在水环境监测中的应用

相关的遥感监测设备需要更加精密，确保能够有效地排除水的温度、水中微生物和水生生物对监测数据的影响，进而获得更真实、更有效的生态环境监测数据信息，然后再对水污染进行后续的治理，保证水污染的治理工作能够有更好的效果。例如，在某一区域的水环境突然出现色度和浊度上升的现象，通过遥感技术可以发现该区域水环境中水生生物大量死亡，导致水环境发生改变，然后再利用遥感技术进行更大范围的追踪调查，找出水环境污染的源头，进而及时地进行水污染的处理，以便能够及时地防止水环境污染的进一步恶化和扩散。在进行水环境污染的过程中，实时地使用遥感技术对水环境进行监测，观察污染治理情况和扩散情况，持续为水污染治理工作提供有效的数据信息支撑。同时遥感系统还携带了多光谱成像仪，可产生多光谱图像，以此实现对地表水营养化以及污染程度的质量监测，进而更好地实现对水质特性污染物监控的目标。遥感系统安全运行保障能力强，能够在高危险区域进行作业，同时也有效地避免了对采样人员进行安全监控，进而能够更好地提升环境监察的整体效果。

3.2 遥感技术在大气环境监测中的应用

遥感系统也可以携带移动式大气自动监测平台来监测目标地区的大气，而平台无法监测到的污染因素，可以通过携带采样器从空中采集到大气样本，返回实验室监测和分析。不同的气体有着不同的吸收光谱，例如，二氧化碳、氧气、臭氧等空气成分吸收光谱是不一样的，因此通过遥感监测装备可以监测出空气中的不同空气成分的具体含量，所以对于环境中的有害气体也可以使用遥感技术监测出来，进而确定有害气体的具体成分，接着通过加大遥感监测范围，根据大气成分的分布规律分析，可以准确找到污染气体的来源，然后进行有效的后续大气环境治理和保护工作。大气污染物监测是遥感技术在大气环境监测中的重要应用之一，通过分析空气成分对太阳光谱的吸收情况来监测出大气环境中是否有污染物的存在，并根据污染物的吸收光谱进而确定污染物是什么，以及污染物在大气环境中的分布以及含量和源头，为大气环境治理和维护工作人员提供数据支撑[4]。

3.3 遥感技术在土地环境监测中的应用

土地生态环境的监测不是直接对土地环境进行遥感监测，而是通过监测和分析该土地表面的植被状态来侧面反映出该区域土地生态环境具体情况。因此遥感技术对土地环境进行监测比较适用于非城市区域的监测中，对于城市区域，由于受到城市建筑物和道路等的影响，遥感监测工作的进行十分困难，在郊区对土地生态环境进行监测过程中，若是发现该区域的植被大量枯死或减少，要实地调查导致这种情况的发生是否为人为活动导致，进而分析土地生态情况，并为后续的土地环境治理和保护提供数据支持。

3.4 遥感技术在农业土壤重金属监测中的应用

在当前我国社会经济不断发展的背景下，农业生产的需求越来越大，农药、化肥、地膜等使用日益增多，由此将使得土壤在不合理、规范使用农药以及化肥的过程中造成土壤重金属富集的现象。同时农业杀虫剂中也含有汞、As、Zn等重金属，长期使用可导致土壤重金属积累。除此之外，随着磷肥和复合肥的大量施用，土壤有效Cd含量不断增加，作物在生长的过程中也将导致Cd含量增加，进而使得污染的程度加深。而在使用地膜时，土壤中含有Cd、Pb等重金属热稳定剂，可使土壤重金属含量增加。目前，有机肥的肥源大部分来自集约化养殖场，多采用饲料添加剂，其中多含Cu、Zn，使有机肥料中的Cu、Zn含量显著提高，并随施肥带进土壤中。由此为了实现针对性的防治，将需要借助遥感技术实现对土壤成分转变的识别和全面监测，由此更好地对严重区域的重金属成分展开综合治理。期间借助遥感技术还可以实现对重金属源头的寻找和监管，切实通过全面的信息技术实现智能化预警系统设计，为进一步优化调整农业生产结构提供技术支撑。

3.5 遥感技术在固体废弃物监测中的应用

遥感技术通过分析采集后的数据可以进行遥感影像显示，通过对图像的解析可以分辨出生活固体垃圾和工业固体垃圾的分布、堆放情况，堆放面积和数量，然后再将相关的监测数据信息传达到相关的环境治理部门，相关部门可以根据数据信息情况来安排治理工作方案，实现高效的环境监测治理，提高环境治理工作效率。

3.6 遥感技术可实现环境的动态监测

通过遥感技术进行生态环境数据信息的收集效率提高，收集的信息量也十分大，因此，可以将一个区域的不同时间段的生态环境数据信息进行比对，建立生态环境分析统计表格和评价模型，然后就可以直观地监测到该区域生态环境随着时间的变化情况，实现生态环境的动态监测。自然保护区、饮用水水源保护区等生态环境历来是各级环保部门的工作重点，但大多数自然保护区和饮用水源保护区都存在着地域偏僻、交通不便的问题，由此生态保护工作难以得到全面细致的开展。在此基础上，环保部门可以利用遥感系统，对需要特别保护的地区进行遥感影像资料的连续采集，并利用遥感资料进行连续的图像比较和计算比较，进而更好地了解地理区域内部植物动态环境的变动情况，并且通过遥感系统产生高分辨率遥感图像实现对不同类型植被的替代筛选，进而为提升生态保护的针对性提供相应的参考。各地区植物生态环境的动态演化是自然因素与人类活动共同作用的结果，因此借助遥感系统实现对区域人为活动遥感影响的影响监察，也将能够为生态保护执法提供参考依据。

3.7 遥感监测在环境保护管理中的应用

在突发环境事件时，遥感系统能够克服突发环境交通不便、条件危险等不利因素，迅速赶往污染事故所在区域，立体观察事故现场、污染物排放及周边环境敏感点分布。该遥感系统携带的图像平台能够实时传输图像信息，同时对污染事故的发展情况进行及时监察，进而为环保决策提供准确信息。遥感系统遥测系统所收集数据信息内容能够更加具有针对性和时效性地处理紧急事件，同时也能够更加有效地保护工作人员的人身安全。目前，我国工业企业的污染物排放状况不容乐观，由此使得环境监察的任务不断变得繁重，同时在环境监管模式单一的背景下，也导致环境监察的效果难以得到优化提升。借助无人机遥感系统及遥测系统能够对污染物的分布、排放状况和工程建设情况进行宏观观察，以此为环境保护决策提供重要依据。其间还可以借助无人机遥感系统中的GPS技术实现对违法污染源排放的追踪，进而更好地防止污染事件的发生。应用3S技术收集污染水体的数据信息，同时利用遥感技术监测该区域的水体变化，进而判断特定区域的水体变化状况。利用遥感图像技术可以实时监测水体的污染状况，结合收集到的数据信息，科学地治理和防范特定区域的水污染，避免进一步加剧。

4 遥感技术在生态环境监测中的应用流程

使用遥感技术进行生态环境的监测需要先制定一个科学合理的应用流程，然后在实际监测中按照工作流程来进行监测工作，才能保证监测工作的高效进行，并能够确保监测数据的真实性、准确性和有效性，大大提高生态环境监测工作的质量和效率。目前，市场上运用最广泛的遥感成像设备是Landsat TM5，以该设备为基础建立信息化的监测体系，能够使生态环境监测工作变得更高效。

4.1 监测数据的预处理

首先，将监测到的生态环境数据进行格式和规格的统一化，促进后续的数据对比分析工作的高效进行，以及为数据的制图、制表和归化实现奠定基础。其次，对监测数据进行归一化处理，将数据进行归类整理，制作成数据表格和图像的形式然后建立起数据之间的线性关系，为后续的数据分析工作提供方便。最后，对监测数据进行校正，提高数据的可靠性、有效性，通过遥感技术收集到的生态环境数据信息还需要根据地形图、卫星图等准确的既有信息进行校正，之后保存和整理，确保后续的分析工作能够具有更高的准确性[5]。

4.2 监测数据的动态处理

在环境监测中，传统的监测方法主要是以点监测为基础，对整个区域进行环境质量评估，这将使其存在一定的局限性。遥感技术具有宽视野、实时连续等特点，可以快速地确定环境状况。同时遥感技术还携带了多光谱成像仪，可产生多光谱图像，以此实现对地表水营养化以及污染程度的质量监测，进而更好地实现对水质特性污染物监控的目标。遥感技术也可以携带移动式大气自动监测平台来监测目标地区的大气，而平台无法监测到的污染因素，可以通过携带采样器从空中采集到大气样本，返回实验室监测和分析。

一个区域的生态环境是时刻处于变化中的，因此生态环境数据也是动态的，时刻变化着的，所以生态环境监测工作人员要注重监测数据的动态处理，时刻关注生态环境的变化情况。例如，某一区域的植被覆盖范围在植被正常生长的条件下是逐渐增长的，并且增长速率是具有一定的规律性的，所以工作人员在进行生态环境数据监测中要注意这个变化规律，并在发现这个规律出现变化时，及时地找出这个异常现象的具体原因，如果是生态、气候的原因，则通知相关部门进行缓解，如果是人为采伐活动导致植被减少，则需要采取林业管理，对采伐行为进行规范化的控制和管理，根据具体原因进行防护治理工作，才能实现生态环境的高效率监测和治理。

5 结语

总而言之，研究遥感技术在生态环境监测中的应用，对提高监测工作的效率具有重要意义，同时也是制约工业和农业发展的一个重要问题，影响到整个生态环境监测工作的质量，其对进行后续的生态环境治理和保护工作质量具有重要意义。国家应积极开展遥感技术研究，为生态环境监测提供有效的技术支持。