遥感技术在大气环境监测中的应用研究

徐静茹

（陕西省渭南市环境保护监测站 陕西渭南 714000）

近年来，随着遥感技术水平的不断提高，应用遥感技术监测环境的范围也不断扩大。因其具有成本低、速度快、实时性强、监测范围广、便于进行长期动态监测等特点，而成为大气环境管理以及大气污染管理的重要方法。

1 大气环境遥感监测技术概述

遥感监测技术是一种不用直接接触目标物就能对其进行分析、识别、判断等的高自动化监测手段[1]。根据所利用的波段不同，遥感技术又可分为可见光、反射红外、紫外遥感技术，微波遥感技术，热红外遥感技术三种。该检测技术仅需要相关仪器，就能实现对有距离的现象或者目标物的观测，其最为主要的特点就是无需采样就能实现区域性的跟踪和测量，并能迅速定位污染源以及污染的范围，包括大气污染物的扩散、分布等情况，以获取大气环境的全面信息的一种技术。

2 遥感技术在大气环境监测中的应用

大气环境遥感监测可分为地基遥感、空基遥感以及天基遥感，其中，地基遥感主要以地面作为遥感平台。而空基和天基遥感则主要以飞机、宇宙飞船、高空气球、卫星等作为遥感平台。目前，应用最多的遥感技术包括主动式遥感监测技术和被动式遥感监测技术两种。现介绍这两种监测技术在大气环境监测中的应用情况。

2.1 大气环境主动式遥感监测技术的应用

大气环境主动式遥感监测是一种由遥感探测仪自身向外界发出波束，然后被探测目标物所吸收和发射后发出回波，再经卫星检测后显示相关数据的监测技术。当前，机载或星载微波雷达属于大气环境的主动式遥感监测技术中的重要技术。而主动式雷达是必不可少的组成部分。主动式雷达指得是发射机在很短的时间内，通过天线将较窄的一束大功率电磁波脉发射至目标物，再接收目标物反射回来的回波信号的一种传感器。因为物体存在差异性，因此，反射回来的回波信号的位相、振幅不同，这也是得以观测到目标地物的距离、方向等数据的原因所在。很多国家自20世纪90年代就开始制定相应的空间雷达探测计划，如美国NASA在1993年就开始利用装有雷达的极轨卫星探测大气中分布的臭氧、水汽、O3、NO3、SO2等成分的数据[2]。近年来，全球监测仪取得了很大的研究成果，并主要用于监测SO2、NO2以及一些卤化物等痕量气体对平流层、对流层臭氧化学中的影响作用。例如，有专家采用该项技术对2008年北京奥运会前后大气中的CO柱浓度、靠近地面的质量浓度进行了监测，并得出北京大气中的CO柱浓度较之前降低了19%，而靠近地面的质量浓度也降低了46%的结论。

2.2 大气环境的被动式空基遥感监测技术的应用

在大气环境的被动式地基遥感监测技术中，主要包括多波段光度计遥感、微波辐射计遥感、太阳直接辐射遥感技术等。其中，太阳直接辐射遥感技术在最为常用的一种监测技术，这是一种利用在大气中日光能够发生散射和衰减作用，进而对大气的组成成分（主要包括CO2、大气臭氧等）进行测量的监测方法。大气环境的被动式地基遥感监测技术一般用于监测大气中的有害气体、突发性大气污染事故、大气热污染源等。⑴监测大气中的有害气体：地球上会不断产生NO、SO2等有害人体健康的气体。植被等受这些有害气体的影响，会出现不同的颜色变化、对红外光的反射率下降等现象。遥感技术利用这一特点，将监测结果呈现在不同的像元上，然后通过对比分析像元信息和实际植被、土壤等信息得出污染物气体的浓度信息。⑵突发性大气污染事故的监测：以监测雾霾现象为例，雾霾是近年来影响我国，尤其是北方空气质量的天气现象。我国利用遥感监测技术和地理信息系统技术等收集了华东六省一市大气中的相关数据，得出雾霾天气频发与热岛效应增强、风速降低、空气湿度降低等因素密切相关[2]。⑶大气热污染源监测：遥感技术对大气热污染源的监测主要体现在监测城市热岛效应方面。城市热岛效应是城市化发展的必然产物，由于城市中聚集着大量的人口，生产生活所产生的大量热量聚集在一定范围内，继而形成局部地区气温升高的现象。大气遥感监测技术利用热红外遥感技术可测量出地物的温度，同时根据热效应的差异探测出热源。除此之外，大气遥感监测还可对热图像进行等量分割，绘制出等温线，从而分析城市热岛的强度、分布特征等。

3 遥感技术在大气环境监测中的应用展望

遥感技术正由单一遥感资料分析方式向多数据源、多时相的综合分析方式方向发展,并更加注重分析事物的内在规律。未来遥感技术在监测大气环境方面将发挥更大的作用。笔者认为，大气环境遥感监测技术将向着以下方面发展：⑴向着定量化、集成化、全球化、系统化方向发展。其中，定量化成为大气环境遥感监测研究的长久主题，为此，可建立大气环境遥感监测的指标体系，因为后期的定量研究工作均需要根据这一指标体系展开工作。另外，定量化是实现大气环境遥感技术的集成化、全球化、系统化的基础条件。⑵主动和被动式卫星遥感的一体化：卫星遥感技术在大气环境监测、保护、预测方面发挥重要作用。随着卫星探测技术的不断发展，大气环境遥感器也应随之不断改进。而实现主动和被动式卫星遥感的一体化，提高探测技术的精确度，是今后研究的重点方向。大气环境遥感监测技术也必然会在大气污染控制以及环境管理中发挥越来越大的作用。

[1]曹国东.遥感技术在大气环境监测中的应用[J].内蒙古科技与经济，2010(07):57,59.

[2]吴荷香，付建华.遥感技术在大气环境监测中的应用[J].商品与质量·前沿观察，2011(04)：104.