基于遥感的自然生态环境监测研究

2023-01-08刘一君

四川建材 2022年8期

刘一君

(甘肃祯祺美尚工程设计有限公司，甘肃兰州 730000)

1 遥感技术介绍

1.1 遥感技术简介

遥感技术其实就是利用了物质的物理特性，物体是可以反射或者辐射电磁波的，遥感技术在探测领域的应用就是通过电磁波来进行参数分析，进而得到具体的物体性质的，具体的应用就是利用观测设备进行操作(不同的物体具有各自不同的光谱特性)，从而获取相关的信息[1]。遥感技术分为光学遥感、红外遥感、微波遥感、高光谱遥感等，这些技术在大气环境、水环境、生态环境等方面都有着较广泛的应用。

1.2 遥感的分类

如果是根据遥感探测中的波长分类，可以将遥感大致分为四大类：紫外遥感(波长在0.3～0.38 μm)、可见光遥感(波长在0.38～0.76 μm)、红外遥感(波长在0.76～14 μm)、微波遥感(波长在1～1 m)等；如果是根据传感器的遥感平台分类的话，可以将遥感分成航天遥感技术、航空遥感技术以及地面遥感技术等三大类[2]；如果是按照仪器的工作方式分类，可以将遥感分成主动式遥感技术和被动式遥感技术，主动式遥感技术就是通过传感器向被探测的物体发出相应波长的电磁波，然后通过反射回来的电磁波来获取所需的物质信息，被动式遥感技术则不会主动发射电磁波，而是直接接收目标物发射的电磁波或者目标物反射的电磁波来获取相关信息；如果是按照记录信息的方式可以将遥感分为图像方式和非图像方式；如果是按照应用的领域可以将遥感技术分为自然生态环境遥感技术、气象遥感技术等。

1.3 遥感技术的技术优势

遥感技术是一门综合优势非常大的新型探测技术，通过在自然生态环境中的深度应用，可以大大提高监测工作的效率、转变监测工作的工作方式，更好地节约人力物力。

首先，相较于传统的监测模式，通过遥感监测可以扩大感测范围，可以覆盖更多的区域和面积。我国是一个幅员辽阔的国家，自然生态环境的监测工作所覆盖的范围自然十分广阔[3]。遥感技术的综合性和覆盖范围的广阔性很好地符合了环境监测的特点。比如说在自然条件十分恶劣的环境下，通过人工的监测就比较麻烦，同时覆盖的范围也很小，而通过卫星遥感技术或者利用飞机遥感技术就可以快速地获取信息，同时所覆盖的范围也是非常广阔的。

其次，通过遥感技术获取的信息量十分广泛，大大提高了工作的效率。不同于传统的大多通过人力监测的方式，遥感技术则是利用现代的飞行工具以及卫星工具等，获取的环境相关图像和数据资料更加的全面具体。通过卫星、飞机等可以实现大面积的覆盖，大大提高工作效率，可以切实提高环境监测工作的整体进度[4]。同时，通过大数据综合应用，大量的数据信息为今后的环境监测建模工作和环境监测的发展提供了良好的基础。

最后，遥感技术利用的是最新的科学技术，其采用的工作方式更是多种多样，动态性十足，十分契合自然生态环境的监测工作。自然生态环境变化莫测，所以只能实时、不间断地监测，在常规监测时因为各种原因难以开展的情况下，遥感技术便提供了可行的捷径。而且针对于不同的环境，可以采用不同的工作方式，比如利用光波的方式、利用扫描的方式、卫星探测的方式等，手段丰富、技术先进。

2 遥感技术在自然生态环境监测中的应用特点

遥感技术是一项综合的对地观测技术，它利用电磁波和地球物质的相互反射，对相关资源和环境进行探测分析。从而来获取各种环境要素的相关特征。利用专业的遥感探测装置，通过电磁波的反射情况，就可以直观地获取环境信息，进行分析处理[5]。同时，遥感技术可以实现全区域的实时、同步观测工作，综合性非常强。因此，遥感技术在自然生态环境的监测工作中具有十分广阔的应用前景，让人们能够更好地分析环境的时空变化规律，更好地服务于环境的治理工作。遥感技术的发展十分迅速，在当前，可以通过遥感技术探测出水体中重金属含量、泥沙含量、水温等，可以探测出大气环境中污染气体的浓度情况以及固体污染物的分布、影响范围等。对于环境污染的情况，也可以进行实时跟踪预报，也可以对环境污染的损失进行估算等。当前我国环境问题突出，遥感技术通过其覆盖范围的广阔性、快速性以及技术先进性成为环境问题治理中十分有效的监测手段。

3 遥感技术在自然生态环境监测中的具体应用

3.1 遥感技术在水环境中的监测应用

首先，物质都是具有特定的发射光谱的，比如说水环境中的纯净水源，其反射光谱所对应的是暗色的[6]。可以理解为不同的水体所对应的颜色肯定是不一样的，遥感技术在水环境中的应用就是利用这一特点，通过遥感技术可以采集到对应的水体数据，再通过不同的光谱特征就可以判断出相应的污染源，另外，遥感图像技术在水环境监测中也有着很广泛的应用，通过该项技术可以探测出特定区域内的水体温度的差异、不同水体的水色指标等。总之，通过该项技术在水环境中的深度应用，可以很好地辨析污染来源，确定污染物的具体参数信息。最后，通过遥感技术的应用，再结合大数据分析处理，也可以将污染情况建立起一套对应的评价模式，根据相应的关系值对今后水污染情况进行定量的分析。再根据具体的情况可以采取相应的应对办法[7]，针对性地改善水污染问题。

3.2 遥感技术在大气污染中的监测应用

大气污染的监测工作其实是非常复杂的，开展监测工作首先要确定出大气污染物的具体分布情况，要确定实际的受污染情况，最后还要分析污染物扩散的趋势及影响的范围等，传统的大气监测工作是非常局限的，由于其特定的空间属性，难以进行全面的探测，而且大气污染情况也更加的复杂多样，而通过遥感技术的应用就变得方便多了，比如通过遥感技术定性探测植被的叶片信息就可以得知大气污染的轻重程度，因为受污染叶片和未受污染叶片的颜色是大不相同的，或者说受污染叶片的光谱反射和未受污染叶片的光谱反射区别很大。大气污染物的主要来源还有O3、CO、硫氢化物、卤代烃、氮氧化物等，还有漂尘等部分固体污染物，这些污染物来源给大气监测工作带来了严重的挑战，通过遥感技术就可以实现全面的大范围的监测[8]。因为各种污染源都有各自特定的波长特性，通过遥感技术可以定性、定量地测出污染物的波长，再对比波谱图就可以辨别出具体的污染源。当然还有悬浮颗粒物或者是其他未知的污染源，利用遥感技术，结合相应的光化学设备鉴别出对应的物理特征。进而进行分析处理，最终确定具体的污染来源，从而做出准确的空气质量预报和制订相应的治理办法。相较于传统的监测方式，遥感技术的深度应用在大气污染的监测方面也能做到更加的立体全面。而且相对于传统的监测模式，这种监测方式就更加方便、简单，范围也更加广泛，大大提高了工作的效率。而且相关的信息来源也会更加广泛，可参照性也更强，再通过平台对信息数据进行分析处理，从而制定出相应的措施，促进环境问题的改善，进一步地推动生态环境的优化和可持续发展。

3.3 遥感技术在城市环境监测中的应用

遥感技术在城市中的应用是十分广泛且十分重要的。比如说城市大气污染情况解析、城市热岛效应等，又比如TM图像技术，可以清楚地呈现城市的各种变化，然后再通过进一步的分析处理得到城市布局的合理性，通过探测城市道路的距离面积、绿化比例、各种水污染情况等，整体评价城市的综合环境质量，确定生态效益和经济效益之间的关系，为城市的发展规划提供宝贵的数据支撑。同时，对于城市来说，垃圾的分类处理是每个城市都要面临的公共问题，通过遥感技术可以甄别出不同类型的垃圾，更好地为城市绿化带来方便。同时也更好地节省了垃圾处理的人工成本。

3.4 遥感技术在大规模工程建设中的应用

首先，一项工程的开展是需要以地质和地表信息鉴定为基础的。而通过遥感技术可以科学地鉴别出该区域内的地质基础，从而确定该区域是否适合开展大规模的工程项目建设。比如我国的三峡大坝工程建设，工程工程量巨大，而且深刻改变了当地的地质、地表以及水文特征。在建设大坝时就必须做好一系列的调查工作。比如大坝建设所带来的泥石流危害预测、大坝蓄水流经的区域城市、地表的环境情况等，如果采用人工的方式进行调查，难度、工作量都会十分庞大，难以具体实施或者说用时太长。而通过遥感技术可以清晰地分析出这些问题，并且投入的人力、物力也会更少，质量也会更高。最后，我国当前通过遥感技术确定了西部地区的冰川占了全国冰川面积的一半，融雪水的储量相当巨大，这放在以前是难以确定的。

3.5 建立起一套环境立体及动态监测系统

生态环境每时每刻都在发生着变化，因此，环境监测的一个很重要要求就是要做到实时性、动态性，实现全方位、全时段的环境监测。传统的人工监测肯定是不行的，面临着诸多的问题，因此，可以利用遥感技术来实现。基于遥感技术的全时段监测，通过挖掘区域内不同时段的数据信息，再进行具体的数据分析处理，就可以得到特定区域内的变化规律或者说是变化情况，在此基础上，依托于海量的数据资源可以建立起一套完备的评价系统，实现对环境变化的趋势预测，实现环境的动态监测目的。再者，生态环境工作涉及广泛，因此，各个区域应该形成一个有机的整体，而通过遥感技术就可以实现整体的、立体的监测工作。总之，通过遥感技术可以更好地开展各项复杂的工作，而海量的数据资源为今后的各项工作也提供了宝贵的借鉴，一定要利用好遥感技术更好地开展自然生态环境监测工作，做好环境治理和保护工作。

4 遥感技术在自然生态环境应用中的不足之处和发展趋势

当前，我国的环境问题越来越严重，多个城市出现的恶劣雾霾天气、暴雨灾害等，这些自然环境问题已经严重影响到了人们的日常生活出行。环境监测是预防和治理自然生态环境的重要技术，遥感技术在监测领域的深度应用也帮助我们得到了丰富的数据资源，在天气预报、空气质量发布等方面有着很好的效果。但是由于遥感探测实时、动态等诸多优点也带来庞大的遥感数据资源，每天都会产生巨量的遥感数据，数据的存储就成了一个很大的问题。同时，存储完毕后，海量数据的分析处理和具体的数据挖掘办法也十分的匮乏。

大数据作为当前阶段的朝阳产业发展十分迅猛，时空大数据的发展更是走在前沿。大数据的发展有利于遥感技术在环境监测领域的进一步深度运用。人们必然会找到更多的大数据分析方法，对于海量数据的处理能力也会得到长足的进步。通过对海量数据的分析处理所得出的关键信息必然会给环境的治理和保护给与巨大的帮助。比如在未来，各个国家可以通力合作，实行资源共享，利用全球的卫星资源，实现数据资源共享，建立起一套基于全球的遥感监测系统，帮助各个国家合理地开发地理环境，保护好地球的资源。当然，除了遥感技术，还有全球定位系统、地理信息系统等，通过对这些技术的深度合作开发利用，可以很好地保护地球自然生态环境。在未来，随着物流网的发展，遥感监测的全区域覆盖也变成了现实。依托于物联网，可以布设越来越多的监控点，监测的准确性也会大幅度的提高。通过遥感技术就可以更好地处理各个区域内的环境问题，通过各种有效的手段去治理环境污染，去改善自然生态环境。