乡村振兴背景下遥感技术在农村环境监测的应用

刘 涛

（陕西生态环境规划设计院有限公司 陕西 西安 710075）

在乡村振兴背景下，随着工业化和城市化的影响，农村地区面临越来越严峻的经济条件、商品价格、环境法规、新技术、气候变化等问题。在发展现代农业的过程中，构建完善的环境监测系统是必然要求。在农村环境监测中应用遥感技术，可以帮助相关人员更准确、全面、及时地了解环境情况，不仅为农村农产品的产量和品质提升提供有效保障，而且能保证绿色宜居农村建设任务的顺利完成，促进乡村振兴。

1 农村环境监测的现状

地方环境治理能够直接影响国家层面实施可持续发展目标的情况，而资源配置的挑战和可持续发展目标的互相关联都需要分析社会生态，从而为未来发展提供有效指导[1]。农村环境监测不但能够准确了解农村环境变化情况，还能够借助相关数据指导农村环境治理工作。近年来，在深入落实乡村振兴战略的背景下，我国正在逐步增强对农村环境保护工作的重视程度，在一定程度上改善了农村环境，而农村环境监测工作在其中发挥了较大的作用，但在实际工作中仍然有一些问题存在。现阶段，国家虽然对农村环境监测非常重视，但是却缺少足够科学合理的监测手段、监测体系，同时在资金支持、专业人员等方面也存在一定不足。另外，监测人员主要以传统手工环境监测技术作为农村环境监测手段，只有在少数地区有效融合了手工监测手段与遥感技术等先进监测手段，这也是未来发展农村环境监测的重要方向。

2 遥感技术概述

2.1 遥感技术的定义。遥感技术就是根据不同物体反射电磁波、辐射存在差异的特点，可在远距离分析、观测以及识别物体的技术。结合遥感技术和计算机技术、空间技术，可以构建出信息分析、接收、处理与遥感仪器共同组成的探测技术系统。现阶段，遥感技术已经较为成熟，并被广泛应用于城市规划、资源勘察、气象观测、地质及军事领域等方面[2]。而在监测环境方面，因为遥感技术能够长期跟踪测量指定物体、指定区域，可在短时间内获取环境的全面信息和时空变化规律，被大范围运用到大气污染物、水环境、自然资源、大气环境监测等方面。在使用遥感技术开展农村环境监测时，根据可利用波段进行分类，可以分为反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术、可见光遥感技术等。

2.2 在农村环境监测中遥感技术的优势

2.2.1 可获取大量信息。遥感技术在各种地面观测地形中都非常实用，其中包含难以使用人工方式完成监测的河流、森林等，能够大幅度提高环境监测信息数量。再加上计算机、现代电子光学仪器等，可获取微波波段和可见光的监测信息，有效补足了人工监测存在的缺陷，同时可使农村环境信息量变得更加丰富。

2.2.2 监测范围广。在运用遥感技术后，能够有效解决室外人工监测农村环境时存在的各种问题，可通过无人机、飞机、卫星等飞行器，从空中监测和观察地面，可一次性监测较大范围的环境，有效缩短开展环境监测工作所需的时间。

2.2.3 可满足动态监测和全面监测目标。运用遥感技术可实时获取农村生态环境数据，了解农村环境变化情况，并跟踪评价大气环境、水环境、土壤环境的变化情况，使相关人员可全面把握农村生态环境的整体情况[3]。同时，在农村监测区域中运用遥感技术反复进行扫描、拍摄，可以明确农村环境在一定时间内的动态变化情况，同时通过对比原有的农村环境资料，可以构建农村环境动态变化模型。相关人员借助归一化方法，能够准确了解到监测区域内大气、水体、植被等各项参数，相关数据可有效支持农村环境监测和治理污染等工作。

2.3 在农村环境监测中常用的遥感技术

2.3.1 微波遥感技术。微波遥感的波长范围为0.001 ～1.0 m 波长，其是通过微波传感器来判断已识别的地物，取得目标表面反射的电磁辐射。现阶段在环保领域合成孔径雷达的应用非常广泛，国际上常见的是ENVISAT-ASAR、ERS-1/2SAR，在国内使用的是2016 年发射的DF-3 雷达遥感卫星。该卫星可对全球陆地和海洋资源开展全天时、全天候监测工作，在各种应用模式下可高效获取10 ～650 km 幅宽、100 ～500 m 分辨率的微波遥感数据。相关数据可以在生态环境、植被生长、生物量、土壤湿度、溢油、监测水质等应急处理中应用。

2.3.2 红外遥感技术。在农村环境保护方面红外遥感数据拥有非常广泛的应用前景，属于监测农村大气环境的关键技术。借助该技术，相关人员可以准确了解地表温度、土壤湿度、水面温度、大气粉尘、秸秆燃烧等因素对生态环境的影响情况。例如，在大气窗口波段中近红外波段可以反映大气水汽含量，因此可在秸秆燃烧现场监测中发挥较好的效果[4]。同时，当短波红外波段拥有高光谱分辨率后还能够用于温室气体监测。另外，在水环境监测中红外遥感技术也是较为重要的技术措施，可用于农村水质、水温、水色监测等。

2.3.3 高光谱遥感技术。高光谱遥感能够在热红外、近红外、中红外、可见光等电磁光谱波长范围内获取较为狭窄的光谱连续图像数据。相较于常规遥感技术，高光谱技术具备连续光谱的优势，可以使各种监测对象原有的细节差异和光谱特征得到真实准确地反映。现阶段，高光谱遥感技术在监测饮用水源安全、温室气体、污染气体等方面应用广泛。但是需要注意的是，在监测农村土壤污染方面高光谱技术仍然处于初期探索阶段。

3 乡村振兴背景下遥感技术在农村环境监测方面的应用

3.1 监测水环境。我国农村地区拥有众多水域、多样水体类型，对于现阶段农村地区水资源严重污染以及缺乏等问题，相关人员若是采用传统人工勘测技术，将具备非常高的实施难度，并且需要大量的物力、人力支出。通过遥感技术可以对农村水体资源进行全面勘测，与水体水色和光谱特性相结合，准确评价农村水环境和水体质量情况，明确水域、水质时空变化情况，通过数据支持水管理部门开展工作，提升管理水资源工作的质量，同时支持环境部门决策。运用遥感技术开展农村水资源监测工作，还能了解水体资源可溶有机物、色度、悬浮物、温度值等情况。在利用遥感设施开展监测工作时还可以防止各种干扰因素影响监测结果，如水体深度值、水生植物、微生物、水生动物等，使环境监测数值变得更加可靠、准确，帮助相关人员全面了解农村水体质量和水体污染情况，进而制定有针对性的水污染治理措施。例如，山东某农村河流存在肉眼可见的浑浊现象，且水资源拥有较重的颜色，在借助遥感技术开展监测工作后，发现有很多动物和水生植物在河流中死亡，大幅度降低了河流内部溶解氧量，有机物指标明显超出正常标准。为了解决此问题，相关人员合理增加了遥感监测范围，通过红外线光谱技术的合理应用，明确了随意排放生活污水是导致这一现象出现的根本原因。随后，向有关部门上报了这种情况，制定了控制污染源和净化河流水体的综合防治措施，解决和避免了农村水污染问题。

3.2 监测大气环境。在监测农村大气环境时，借助遥感技术可实现动态监测污染物、臭氧层、气溶胶的目标，可形成大气宏观立体图像，明确定量测定参数，在充分考虑传统环境监测信息资料的情况下，形成遥感信息图片，可借助数据反映大气污染的实际情况。之后相关部门通过分析处理相关评估结果，可治理和控制大气污染。详细应用情况如下：

3.2.1 在监测大气气溶胶方面。大气气溶胶就是在大气中存在的可见、不可见的液态和固态微粒，如雾、烟等，在传统的农村环境监测工作中，相关人员无法有效监测大气气溶胶，仅能够采取间接测量措施，如动植物有害气体反应等。而合理运用遥感技术，以高分辨率的卫星为依托，相关人员可监测大气中气溶胶的变化趋势和分布情况，能获得准确且全面的监测结果，进而有效支持大气污染治理等工作。

3.2.2 监测大气污染物。相关的研究结果表明，在农村大气颗粒污染物监测中使用遥感技术是切实可行的。同时，与大气污染分析光谱红外波为2 ～20 μm这一情况相结合，相关人员可借助多通道粒子计数器完成有害气体分布情况和含量的测量和计算，了解农村大气污染物中的有害物质含量；或者将采样器设置在无人机上，利用无人机遥感技术收集样品，检测样品指标，明确大气污染情况，采取此种方法具有持续性好、监测视野广等优势。同时，当大气中拥有过量的有害气体后也会严重威胁人们的健康和生活，相关研究表明，当大气中存在二氧化氮、二氧化硫等污染气体后将对植被反射红外光的情况产生不良影响，植物动态标志、颜色等在监测图像中的表现会与监测图像存在一定差异[5]。在实际开展分析与研究工作时，卫星遥感技术在监测植物时会呈现出不同像元，相关人员通过有效对比遥感监测像元信息和农村土壤、水体、植被等信息，再适当叠加污染气体信息，可准确计算出污染气体累加浓度信息。

3.3 监测地面环境。在监测地面环境的过程中，运用遥感技术中的光谱测定原理，能够准确测定出农村地区土地资源面积和含量，并明确土壤中有害物质成分，了解农村地区利用土地的情况，可帮助有关部门更加科学合理地开展国土资源调查、农村土地资源规划等工作。对于存在严重水土流失问题的区域，运用无人机遥感技术，将多光谱成像仪设施安装在无人机上，可实时完成农村地区水土流失情况监测工作，形成多个光谱图像，以此为实施水土保持项目提供支持。在具体运用中，相关人员可以对多个时间段遥感信息图像进行对比分析，了解土地变化规律，借助有效对比分析结果与实地勘测情况，可准确计算特定时间段内的水土流失数值。例如，在某农村遥感监测项目中，相关人员对比了连续2 年内2 个县区农村土地情况，发现在这两年内2 个县区只存在较小的土地指标波动情况，证明其拥有稳定的土地状况；同时通过遥感技术监测这2 个县区利用土地资源的情况可知，只存在较为轻微的水土流失和土地消耗情况，综合评定结果为这2 个县区存在良好的整体状况。

3.4 监测生态环境和应急监测。除了在以上方面应用遥感技术外，在农村生态环境和应急监测方面也可使用遥感技术。在监测生态环境的过程中，相关人员以地表管控控制体系为基础，合理运用无人机测定和遥感监测技术的方式，可以获取全面、准确的监测结果，这也是监测农村生态环境方面较为有效的方式。在实际工作中，相关人员需要遵循以下工作流程：首先将各种可以获取影像信息的设备安装在无人机上，如数码相机、光谱类设备等，并有效连接地面管控体系与相关设备。利用联动作业完成数据信息的拼接和处理，针对环境数据指标和数据开展宏观分析，实施相关数据信息资料分析汇总，深入探讨生态参数信息，从而准确了解农村地区地质、土壤、森林等情况[6]。另外，相关人员在监测环境突发事件时也可以运用遥感技术。例如，在发生森林火灾时，相关人员利用遥感技术可生成森林火灾图像，能够完成火灾现场区域分割，准确了解火灾变化趋势和特点，以此使火灾监测达到更为理想的效果。同时，相关人员有机结合无人机遥感技术和人工目视的方式，可了解农村地区植物病害和虫害的情况，明确病虫害发生的具体范围和位置，可以使监测工作达到更高的精确程度，以此有效提升应急工作的质量和效率。

4 结束语

综上所述，在农村环境监测中遥感技术得到了广泛应用，有效提升了农村环境监测水平，可以使农村环境监测工作更具客观性、精确性、及时性、全面性，从而在数据层面有效支持农村环境治理和保护工作。相关人员想要实现乡村振兴的目标，应该积极探索农村环境监测中遥感技术的应用问题，带动农村环保事业进入新的发展阶段，促进农村可持续发展。