关于环境监测中对遥感技术的运用分析

刘甲大 万统军 王欣

摘 要：在深入推进生态文明建设的背景下，需要更为先进有效的技术手段实现智慧环境监测，保证环境监测质量，遥感技术的进步则为环境监测带来了新的方案。随着遥感技术在环境监测中的深度应用，其发挥的作用也越来越显著。文章对遥感技术的环境监测应用场景进行宏观分析和研究，仅供参考。

关键词：环境监测;遥感技术;应用场景

中图分类号：X21;TV1 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）03-099-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.046

在信息技术发展的支持和推动下，环境监测逐步转型为数字环保监测，利用信息化手段处理、分析、管理所有环保业务及环保事件信息，实现对环保业务的整合与深度支持，实现环境监测的科学化、规范化、大众化。遥感技术是数字环保监测的重要支撑手段之一，也是近些年来环保领域的重要研究开发方向之一。随着卫星遥感技术的进步，其应用在环境监测上可以实现自动化、动态化、全局性监测，解决人工监测无法解决的关键问题[1]。

1 相关背景分析

早期粗放型的发展模式导致生态环境问题日益突出，随着生态文明建设的推挤，全社会对生态环境的关注度越来越高，特别是《中华人民共和国环境保护法》修订以后，环保问题始终保持高压态势，环境监测作为控制环境污染的重要手段，发挥着至关重要的作用。

传统的环境监测手段费时费力、成本消耗也大，长期坚持较为困难。此外，传统的环境监测手段存在诸多不足且敏感性不强，不能实时监控环境变化，往往是发生了严重的环境事故后，才能进行应急性的监测和控制，这明显不能满足当前生态文明建设的需求。

对环境监测而言，遥感技术是当前建立智慧环保监测的关键技术手段之一，具有传统技术手段无法比拟的优势。在遥感技术中，由于每一个物体本身发出的电磁波都不同，因而在遥感影像中呈现不同的状态，如此遥感就能通过对物体的远距离监测，进而实时监控环境变化。

2 遥感技术发展现状

20世纪60年代，遥感技术逐渐发展并成为对地观测的重要技术手段，其本质是利用电磁波和地球表面物质的相互作用，对地球的资源和环境进行探测，以揭示地球表面各種要素的空间分布特征和时空变化规律。随着信息技术的深度应用，信息技术与遥感技术相结合，推动了智慧环境监测的发展[2]。

目前，遥感技术在环境监测中的应用非常广泛，在自然资源动态监测、城市规划等方面也有深度应用。随着生态文明建设的提出，遥感技术在环境监测当中的发展非常迅速，从叶绿素含量、泥沙含量，到大气中的污染气体浓度、固体废弃物分布等，都在遥感技术监测的范围之内。

在环境监测中应用的遥感技术主要有可见光、反射红外、热红外、微波等几种。可见光、反射红外遥感利用每个物体不同的反射率，实现对不同物体的监控，通过将地球表面对太阳辐射能的反射情况记录下来，获取目标物体信息，其关键变量在于大气的纯洁度、地物波普特性以及太阳辐射强度，该技术在污染检测中的应用已经较为成熟。热红外遥感是利用电磁波对物体进行监测，一切物体的辐射和其本身的温度都有相对应的电磁波，热红外遥感可探测并分辨地面辐射源，监测其辐射性能，可在短时间内发现大面积地表温度分布。微波遥感可全天候进行观测，对地球覆盖层的穿透力强，其原理是通过微波遇到物体阻碍后反射回来呈现不同的现象，通过相关公式或模型对物体进行分析，从而得到目标物体相应的运动特性、物理特性等。

3 遥感技术在环境监测中的应用场景

利用遥感技术，可降低后期环境治理的概率，降低了污染物监测的准确率，节约了时间和经济成本。环境一般涉及大气环境、水环境、生态环境和城市环境，下面从这四个方面进行分析，分析遥感技术在环境监测中的应用场景[3]。

3.1 大气环境监测

利用遥感技术对大气污染源的分布、污染源扩散情况、扩散影响范围等进行探测，辅以少量地面同步监测数据，可实现对大气环境污染物浓度的定量分析，确定梯度变化值。目前，遥感影像分辨率越来越高，可清晰地看到某个点的大气污染情况，比如利用卫星遥感可对地面上的碳黑厂所排放的黑烟尘进行清晰拍摄，又比如利用热红外遥感，配合气象卫星数据，可以对全国范围内秸秆焚烧情况进行探测分析。

通过痕量气体的监测可对酸雨、光化学烟雾、温室效应等进行全面且定量的分析，因为酸雨等污染与痕量气体具有紧密关系，酸雨的形成主要就是空气中二氧化硫含量高所形成的，温室效应则与二氧化碳有关。遥感可快速获取大范围的痕量气体定量信息，用于环境改善。

气溶胶是大气当中存在的各种固态或液态微粒，其对全球大气环境质量有着巨大的影响。我们通常所指雾、烟、尘等均属于气溶胶。目前可利用遥感技术对气溶胶进行实时监测，可有效对这些漂浮在空气中的微粒进行运动分析，明确其运动规律，配合恰当的算法可预测下一次运动变化，以此进行相应的预报预警[4]。

3.2 水环境监测

水环境遥感监测通过对遥感影响的分析，获知水体分布、泥沙状况、有机质状况、化学污染状况等，甚至可以对水温、水色、水深等要素进行探测，丰富的遥感数据可支持对一个地区水资源和水环境情况的评价，进而为环境、航运、水利等部门提供数据支持。遥感可对水环境进行水体富营养化监测、悬浮固体监测、油污染监测、热污染监测等，其中，富营养化监测利用了水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成光谱特征，并对应富营养化水质参数浓度，构建遥感反演模型，分析水质参数的相关性，进而建立富营养化评价模型，完成对水质的定量分析[5]。

悬浮固体是水质指标中的重要指标之一，可作为水体污染物的指示剂，影响水体的透明度、水色等光学特征。利用可见光遥感，分析不同的泥沙浓度，可有效检测出水体中的悬浮固体含量，目前比较理想的波段是0.58um～0.68um。当然，最好是在实际监测中选择与悬浮物质浓度相关性好的波段，再配合实地检验，进而构建关系模型，最终反演得出悬浮物质浓度[6]。

油污染是水环境遥感监测的重要任务之一，国际上很早就利用遥感监测海洋石油污染情况。我国拥有18 000km的海岸线和14 000km的岛屿岸线，要监测的范围非常大，早期曾利用海监船、海监飞机对海洋环境进行监测，但因效果不好，只能做点检。遥感技术的应用解决了最关键的问题，几乎覆盖我国全部领海范围，少有漏洞。

3.3 生态环境监测

随着人类对自然的干预能力越来越强，利用遥感技术可对生态环境进行全天候实时监控，具有宏观性、客观性、便捷性和周期性等特点，在土地覆盖监测、森林覆盖监测、草地覆盖监测、森林火灾等方面发挥着重要作用。

基于生态环境状况评价技术规范，其中列举的生态环境质量相关参数，如林地面积、草地面积、湿地面积、土地利用面积、未利用土地面积、耕地面积、河流、湖泊等等都依赖遥感技术。目前，通过采用遥感技术对黄河河口三角洲湿地进行的多年观测，已经形成相对完整的湿地面积变化和空间格局变化数据，并纳入时空大数据。

3.4 城市环境监测

城镇化发展带来了很多环境方面的问题，通过遥感技术，可在城市擴张监测、城市热岛效应、城市绿地建设、固体废弃物处理等方面进行高效监测。比如城市热岛效应，地表下垫面的理化性质由于城市建设而改变，原本的土壤、草地、水体等比热大的自然表面被水泥、混凝土等比热小的表面所代替，加上高楼林立和局部气温变化，引起热岛效应。而热岛效应易引发酸雨、破坏城市及周边地区生态环境，遥感监测可长期对城市进行监控，能够有效解决传统实地观测中的问题，如点位密度低、数据同步差、空间代表性差等。又如绿地是城市当中唯一具有生命力的基础设施，遥感技术的有效应用，对于城市绿地规划、城市绿地时空变化等具有非常显著的作用[7]。

4 结语

目前，遥感技术已经广泛应用于环境监测中，在信息技术支持下，已经基本实现智慧环境监测。随着技术进步和深入探索，遥感技术将在环境监测中发挥更为重要的作用，并为提高环境监测质量提供重要的技术支撑。

参考文献

[1] 郭燕鸿，袁雪.大气环境监测中遥感技术的应用[J].低碳世界，2017（26）：22-23.

[2] 王立.资源环境监测中遥感技术的作用[J].砖瓦世界，2019（18）：176.

[3] 孙仁文.水环境监测中遥感技术的应用分析[J].四川水泥，2018（2）：119.

[4] 韩维涛，刘秀军，霍磊，等.河北海岸带及其近海资源环境监测的遥感技术应用[J].数码设计，2019（2）：62-64.

[5] 李盈.遥感技术在环境污染监测中的应用分析[J].科学中国人，2016（11）：43.

[6] 张胜平.遥感技术在环境监测中的应用和发展前景分析[J].城市地理，2015（24）：127.

[7] 梁华炎.遥感技术在环境监测中的应用分析[J].生物技术世界，2015（9）：27，29.