遥感技术及其在环境监测方面的应用

李秀华

山东省济宁市汶上县环境保护局

遥感技术及其在环境监测方面的应用

李秀华

山东省济宁市汶上县环境保护局

基于遥感技术开展环境监测，是一种快速、高效、经济的办法，有助于突破传统手工监测的局限性，有效地提高环境监测的能力。随着我国卫星遥感技术的发展，其在环境监测领域的优势将进一步得到体现，运用前景将更加广阔。但是，遥感监测并不是全能的，依然有很多的污染因子基于各种原因无法通过遥感技术直接进行监测，环境遥感监测还不能够完全取代常规监测手段，在实际运用中，只有将手工监测与遥感监测相结合，整合其各自的优势，才能够更好地为环境监测、环境监管、环境保护服务。鉴于此，本文主要分析遥感技术及其在环境监测方面的应用。

遥感技术；环境监测；应用

1 、遥感技术概述

遥感又被称之为RS，它是“3S”技术的重要组成部分之一，该技术归属于边缘科学的范畴，作为一项探测技术，RS具有先进性和实用性的特点，正因如此，使其在诸多领域中获得了越来越广泛的应用。航摄是RS技术的基础，其最早出现在20世纪60年代初期，在当时该技术被称为航空遥感，当首颗陆地卫星成功升天之后，航天遥感的时代随之正式开启。自RS技术出现至今，其经历了50年的发展，如今，RS技术已经十分成熟，并在很多领域内得到了应用，如农林、水文、气象、环保、国防等，随着科技水平的不断进步，相信在未来RS技术将会进入一个高速的发展阶段，遥感图像的空间、时间以及光谱的分辨率都将会有极大程度的提升，在与“3S”技术中其它2项技术的相互渗透，将会使RS的应用范围进一步扩大。

2 、遥感技术及其在环境监测方面的应用

2.1 水环境的遥感监测

(1)浊度监测。水体虽然与地物的本质有所区别，但2者之间却有着一个共同点，即光谱反射特征，基于这一前提，可以通过RS技术，对水体在光谱影像中的差异来判定水体的污染变化，水体的浑浊度是其污染之后所呈现出来的一个基本特征，相关研究结果表明：当水体中浮游物的数量增加时，与之相应的光谱衰减系数也会随之增大，同时，浑浊水体中的泥沙浓度增大后，入射光的散射深度会有所变浅，水体的发射率则会升高，据此便可准确判定出水体是否被污染。

(2)海洋监测。在人类生存的地球上，海洋的面积约占整个地球表面积的71%，其余的29%是陆地面积，由此使得海洋成为地球环境中重要的组成部分之一，为了有效防止海洋环境遭到污染和破坏，必须加大对其的监测力度。自美国向太空成功发射第1颗海洋卫星后，正式拉开了海洋环境遥感监测的序幕。由于海洋中有着各种各样的资源，人类在对海洋资源进行开发利用的过程中，对海洋的生态环境造成了一定的破坏，海水的污染程度日益加重，致使环境质量随之下降。RS技术在海洋环境监测中的应用，主要是以反射光谱特征作为前提，由于海洋上方的空间基本没有任何障碍物，加之RS技术具有较大的监测视线，从而可以对海洋中水体的大范围扩散情况进行监测，同时还可以探测出污染物的排放原因，为海洋环境治理提供了充足的依据。此外，海洋中有着极为丰富的石油资源，在对石油进行开采的过程中，不可避免地会造成海水污染，借助R S技术能够对海水中的石油污染情况进行调查分析，并准确确定石油污染区域的范围，同时，还能估算出污染区内水体当中的石油含量。海水与石油在光谱特性上有着极为明显的区别，因此，可在某个特定的光谱段上将石油与海水区分开，可采用微波辐射法对海洋环境中的石油污染进行监测。

(3)城市污水监测。目前，我国的城市发展速度变得越来越快，这不但推动了工业的快速发展，而且也使得城市中的人口数量激增，在这一背景下，城市的生活污水和工业废水的排放量大幅度增多。由于此类水体当中含有一定的有机污染物，其在分解的过程中会消耗大量的O2，随之会产生出较高的COD和BOD5，水体也会变黑，并散发出非常难闻的臭味。通过运用RS技术中的红外传感器，可以有效采集到水体当中所含物质的红外辐射光谱，由此便可获悉水污染的程度及具体情况。

2.2 大气环境的遥感监测

(1)对大气成分的遥感监测。为全面了解大气环境变化，需要相关人员能全面掌握大气的相关内容，进而根据其中的变化判断大气质量。通过环境遥感监测技术，技术人员能够收集臭氧总量、反应性气体总量、大气干湿沉降现象变化等基础参数，进而了解当前一段时间内目标地区大气环境的整体变化情况。以当前备受关注的雾霾为例，通过遥感技术，技术人员能随时监测雾霾密度、范围等基础资料，再与传统数据进行比对，判断未来一段时间内雾霾的变化情况，为人们出行提供必要指导。

(2)对臭氧环境的监测。臭氧是地球的保护伞，但近几十年来地球臭氧层破坏严重，已经成为不可忽视的环境问题。在环境遥感技术的支持下，我国技术人员可以有效测量不同高度的臭氧分布情况，了解在平流层、对流层、热层等不同气层中的臭氧分布情况，进而制作臭氧模型，为相关人员提供了更加真实的臭氧分布资料，有助于开展臭氧保护工作。

2.3 遥城市环境监测

遥感技术在城市中的应用主要有城市热岛效应分析，城市时空变化分析，城市绿化面积分析，城市大气污染情况分析，城市土地利用情况分析等，主要利用TM图像来实现对城市温度，植被覆盖率等指数的策略和比较分析，不同时的TM图像可以清晰地看出城市的绿化面积，耕种面积，建筑面积的变化，数据分析能够得出城市建筑的密度和合理性，市区道路的几何距离，绿化情况，垃圾处理区的分布，地表水的污染情况，更能定量分析城市的综合环境质量，生态效益和经济效益的关系，最后能够得出城市进一步合理规划和发展的建议。对于城市而言，垃圾处理是一个重要的城市功能，固体废弃物的光谱反应也是不一样的，遥感技术可以分辨出建筑垃圾，工业垃圾等各种类型的垃圾，给城市绿化带来方便，能够迅速找到大量固体污染物的地域，减轻城市清洁人员的劳动力度。

3 、遥感技术在环境监测应用中的不足和展望

目前人们对于环境问题越来越关注，北京等大中城市已经出现严重雾霾天气，严重影响人们的生活和健康。环境监测是预防环境恶化和保护环境的重要手段，人们也开始使用遥感技术应用在环境监测领域，帮助人们获取相关重要信息，用以建设，空气质量发布等。而遥感数据量十分庞大，每个采集地每天都会产生海量数据，除了数据的存储之外，数据的分析，处理和挖掘方法也是缺乏的，人们如何大量数据中分析出一些有利于改变环境状况的信息是最为关键的问题。

未来一段时间，大数据的发展必将带来遥感技术的进一步发展，人们对于大量数据的处理能力会增强，机器学习的发展必将增加许多分析数据的方法，人们通过数据的训练和学习能够给环境带来改善。主要变化首先反映在数据共享中，遥感技术依赖于卫星通信，而一个国家的地理卫星是有限的，需要各个国家充分利用卫星资源，数据共享，建立全球的遥感测度系统，帮助贫穷国家开发地理环境和保护相关资源，我国也应该开展与其他发达国家的深度合作，大力发展我国的遥感环境监测体系，与其他国家建立沟通，交流和合作的平台。环境监测领域，除了遥感技术，还有全球定位系统，地理信息系统和专家系统，应该结合这些技术共同保护地理环境，另外随着物联网的发展，全国性的监测体系建立不再是梦想，越来越多的监控点会更为简单和迅速地建立，监测的准确性和范围会大大增加。

总之，随着我国经济和社会的快速发展，环境污染问题日益变得严重，突发性环境污染事故时有发生，环境监测为环境污染的管理决策提供重要数据依据，在环境治理发挥着不可替代的作用。传统的环境监测技术受制于自然条件和时空等因素的影响，具有一定的局限，仅依靠现有的监测台和传统监测技术无法满足宏观、动态、连续、及时的污染监测和预测要求。遥感的高时间、空间和光谱分辨率恰好能够适应当下的监测要求，伴随遥感技术的不断进步，其在环境监测领域的运用也运来越广泛。

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