遥感技术在环境污染监测中的应用

【摘 要】遥感监测技术应用于环境污染监测有较多优势及优点，如监测费用较低、速度很快、监测范围较广、动态监测能长期进行等，是一种宏观的较新颖高效的环境污染监测技术手段。本文首先介绍了环境污染中的遥感监测技术，进一步具体阐述遥感技术在环境监测中的各种应用，让环境污染得到有效控制。

【关键词】环境污染 遥感技术 监测 应用

在我国经济飞速发展的步伐下，生态破坏和环境污染越来越严重。控制环境污染及环境管理的重要手段就是环境监测。对于比较分散的现存环境监测网点，传统的监测技术和监测台站已不再适应环境污染的快速、动态变化，致使环境质量报告不再准确，污染预报也不及时。所以，环境的不断恶化急切需要准确、快速的监测技术，便于准确体现环境污染影响人体健康和生态系统。国内外研究表明，具有较强获取环境信息的手段是遥感技术。

1 环境污染中的遥感监测技术

遥感技术是在远距离范围内，采用物体的辐射和反射原理激发电磁波特性，不用接触物体就能对目标物性质进行识别、分析并测量的一种技术。遥感技术依据波段分为微波遥感技术、热红外线遥感技术和可见光、反射红外遥感技术三种。遥感目前已经应用到农业、地质、环境监测等领域，它更是在境污染监测方面得到迅速发展，遥感技术已可测定大气湿度；测出水体泥沙含量等等。

1.1 光学遥感监测技术

1.1.1 可见光、反射红外遥感技术

这种技术可根据不同物体含有不同光谱反射率进行分析和识别物体。它是较成熟的用于温室效应、热污染、大气污染等方面的监测技术。这种遥感技术在环境污染监测中运用，需要加强传感器复合谱段信息源，搜寻信息提取方法及图像处理技术，增强对物体的识别能力。

1.1.2 热红外遥感技术

此技术的目标物就是电磁波中运用8-14?m范围波长进行观测的辐射源，其温度和发射率是热红外遥感的探测目的，它能重复对大范围地表在很短的时间里观测其温度分布。

1.1.3 高光谱遥感技术

这种技术得到重大突破且发展在遥感技术前沿，其数据有高空间分辨率、高光谱分辨率及波段多等特点，高光谱遥感技术把光谱维信息和传统图像维彼此融合，获得地表空间图像，连续光谱信息也同时得到，实现地物识别，按照地物的光谱特征实现反演其成份信息。高光谱遥感技术在不断发展中实现实验到实用阶段的转变，对监测不同污染物也起到重要作用。

1.2 微波遥感监测技术

相较于光学遥感，微波遥感有非常丰富的信号，包含极化、相位和幅度等很多信息，穿透地球覆盖层的能力也强于红外波段。微波到达遥感目标区的传播中，因为媒介质不均匀、不连续等因素，会出现散射、吸收等现象。电磁波会在散射的电磁波和目标作用下产生时间、极化、幅度等参数调制，让返回的电磁波带着信息，把这些信息经过信号处理技术和标定转换为不同特征信号，如极化系数、表观温度、多普勒频谱等，还有时域统计中的各种阶矩。经过数学模型或半经验公式的建立，建立监测目标物理量和特征信号两者间的对应关系，以此推知遥感技术监测目标的运动特性和物理特征，便于识别和辨认目标。

1.3 成像雷达技术

这种技术属于微波遥感技术中较主动且未受天气影响的技术，能时刻精细探测地物在其表面的粗糙程度，同时成像，能有效监督海洋石油污染。成像雷达技术已经从单波段发展到多波段、从单极化发展到多极化，环境污染监测中，希望它能在监测技术水平上有所提高，监测领域也不断拓宽。

1.4 激光雷达遥感技术

激光雷达指经过激光的光波发射，它的装置、物理性质方法、目标距离以及光波返回时间。激光雷达是一种较主动的测量大气污染及其状态等物质的微波遥感器。激光雷达由于测量目标和种类不同，分为瑞利光雷达、多普勒光雷达、荧光雷达等多种。在监测环境污染时，既能监测石油在水中污染、臭氧在大气中分布等，又能对大气污染包含的成分进行探测。

1.5 微波辐射计监测技术

微波辐射计是无源的一种对地物所产的热辐射功率进行测量并接收的微波遥感器，它通过微波波段不同的特性，分辨不同目标并导出其参数。微波辐射计能对大气和海面状态进行观测，如臭氧、大气温度、海面温度等。

2 遥感技术在环境监测中的应用

2.1 大气污染中的遥感监测

采用遥感器对大气状态及结构监测其变化就是大气遥感。大气遥感器不仅能测量地球辐射收支和风，还能对气溶胶、水蒸汽及气温进行测量。多普光成像仪可以监测农田、地下水等地面污染，圈出污染范围，便于预防规划地面污染。城市热岛在城市环境中也是大气污染。它依据红外遥感图像对不同的地物辐射温度逐步体现；还能依据不同时相资料，研究其年和日的变化规律。以城市规划为依据，总结下垫面性质和城市热岛之间的相关性，控制热岛形成因素，阻碍城市环境恶化。有害气体指对生物有机体产生毒害作用的自然或人为出现的氟化物、二氧化硫等气体。遥感图像往往显示不出有害气体，只有较敏感的植物才能推断出有害气体造成的大气污染性质和程度。植物纹理、颜色、形态和动态都能判断出大气污染。大气中悬浮的各种固态或液态微粒如尘、雾、烟等就是气溶胶。气溶胶携带很多毒害物质，它自身也是污染物，其分布状况反映不同程度的大气污染。大气污染可用多通道辐射计和可调谐激光系统在大气中进行定量或定性的探测有害物质。气溶胶可用多通道粒子计数器进行测定，显示气溶胶在大气中垂直或水平分布。气溶胶的含量和分布也可通过遥感图像进行分析。

2.2 水环境污染中的遥感监测

遥感监测水体的基础就是清洁水和污染水反射光普的特征。清洁水体有较低的反射率，较强的吸收光的性能，分子较强的散射性只能存在于较短谱段。所以水体在遥感影像中为暗色色调。我们可把水色或水体光谱特性作为指标运用遥感技术。由于污染物在不同水体中的种类特别多，我们这里采用遥感方法对水体富营养化及热污染两种类型进行研究。

2.2.1 水体富营养化

水质出现富营养化就标志着浮游植物在水体中出现大量繁殖现象。浮游植物在近红外光和可见光下，其叶绿素出现“陡坡效应”致使植物和水体出现反射光谱特征。光谱曲线由于浮游植物越多越近似其反射光谱。所以我们应利用0.45-0.65?m的光谱线段调查叶绿素含量及悬浮物数量。反射率在可见光波段较低，在近红外波段较高，所以，富营养化水体在彩色的红外图像中呈紫红或红褐色。

2.2.2 水体热污染

依据热污染的热效应不同，可以有效通过红外传感器探测排放源。被探测物体的热辐射信息可通过热红外扫描图像获得，不管黑夜还是白天，热污染的水温、扩散和分布范围及排热位置都能清晰识别。采用计算机或光学技术进行密度分割热图像，可依据同步测量水温绘制出相关水体等温线。所以，热红外图像可以定量解译热污染区域的温度特点。

3 结语

综上所述，遥感技术已经逐步过渡到综合分析内在规律、全程预报及动态监测、自动定量制图等高新技术阶段。我国应用于环境污染中的遥感监测技术应以对地观测系统及技术为发展依据，运用环境卫星系统资源，展开全球交流合作，让环境污染遥感监测技术在我国得到大力推广和发展。同时，我们应最大限度发挥现存常规监测方法和环境监测网点作用，把地面监测和遥感技术互相结合，建立并完善监测环境污染的遥感系统。

参考文献：

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作者简介：冯涛（1979—），男，工程师，现职于河南省地质调查院，主要从事遥感地质研究。