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        遙感技術及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應用

        2016-03-16 08:09:29李秀華
        環(huán)球市場 2016年23期
        關鍵詞:遙感技術臭氧環(huán)境監(jiān)測

        李秀華

        山東省濟寧市汶上縣環(huán)境保護局

        遙感技術及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應用

        李秀華

        山東省濟寧市汶上縣環(huán)境保護局

        基于遙感技術開展環(huán)境監(jiān)測,是一種快速、高效、經濟的辦法,有助于突破傳統(tǒng)手工監(jiān)測的局限性,有效地提高環(huán)境監(jiān)測的能力。隨著我國衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展,其在環(huán)境監(jiān)測領域的優(yōu)勢將進一步得到體現(xiàn),運用前景將更加廣闊。但是,遙感監(jiān)測并不是全能的,依然有很多的污染因子基于各種原因無法通過遙感技術直接進行監(jiān)測,環(huán)境遙感監(jiān)測還不能夠完全取代常規(guī)監(jiān)測手段,在實際運用中,只有將手工監(jiān)測與遙感監(jiān)測相結合,整合其各自的優(yōu)勢,才能夠更好地為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)管、環(huán)境保護服務。鑒于此,本文主要分析遙感技術及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應用。

        遙感技術;環(huán)境監(jiān)測;應用

        1 、遙感技術概述

        遙感又被稱之為RS,它是“3S”技術的重要組成部分之一,該技術歸屬于邊緣科學的范疇,作為一項探測技術,RS具有先進性和實用性的特點,正因如此,使其在諸多領域中獲得了越來越廣泛的應用。航攝是RS技術的基礎,其最早出現(xiàn)在20世紀60年代初期,在當時該技術被稱為航空遙感,當首顆陸地衛(wèi)星成功升天之后,航天遙感的時代隨之正式開啟。自RS技術出現(xiàn)至今,其經歷了50年的發(fā)展,如今,RS技術已經十分成熟,并在很多領域內得到了應用,如農林、水文、氣象、環(huán)保、國防等,隨著科技水平的不斷進步,相信在未來RS技術將會進入一個高速的發(fā)展階段,遙感圖像的空間、時間以及光譜的分辨率都將會有極大程度的提升,在與“3S”技術中其它2項技術的相互滲透,將會使RS的應用范圍進一步擴大。

        2 、遙感技術及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應用

        2.1 水環(huán)境的遙感監(jiān)測

        (1)濁度監(jiān)測。水體雖然與地物的本質有所區(qū)別,但2者之間卻有著一個共同點,即光譜反射特征,基于這一前提,可以通過RS技術,對水體在光譜影像中的差異來判定水體的污染變化,水體的渾濁度是其污染之后所呈現(xiàn)出來的一個基本特征,相關研究結果表明:當水體中浮游物的數(shù)量增加時,與之相應的光譜衰減系數(shù)也會隨之增大,同時,渾濁水體中的泥沙濃度增大后,入射光的散射深度會有所變淺,水體的發(fā)射率則會升高,據(jù)此便可準確判定出水體是否被污染。

        (2)海洋監(jiān)測。在人類生存的地球上,海洋的面積約占整個地球表面積的71%,其余的29%是陸地面積,由此使得海洋成為地球環(huán)境中重要的組成部分之一,為了有效防止海洋環(huán)境遭到污染和破壞,必須加大對其的監(jiān)測力度。自美國向太空成功發(fā)射第1顆海洋衛(wèi)星后,正式拉開了海洋環(huán)境遙感監(jiān)測的序幕。由于海洋中有著各種各樣的資源,人類在對海洋資源進行開發(fā)利用的過程中,對海洋的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞,海水的污染程度日益加重,致使環(huán)境質量隨之下降。RS技術在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應用,主要是以反射光譜特征作為前提,由于海洋上方的空間基本沒有任何障礙物,加之RS技術具有較大的監(jiān)測視線,從而可以對海洋中水體的大范圍擴散情況進行監(jiān)測,同時還可以探測出污染物的排放原因,為海洋環(huán)境治理提供了充足的依據(jù)。此外,海洋中有著極為豐富的石油資源,在對石油進行開采的過程中,不可避免地會造成海水污染,借助R S技術能夠對海水中的石油污染情況進行調查分析,并準確確定石油污染區(qū)域的范圍,同時,還能估算出污染區(qū)內水體當中的石油含量。海水與石油在光譜特性上有著極為明顯的區(qū)別,因此,可在某個特定的光譜段上將石油與海水區(qū)分開,可采用微波輻射法對海洋環(huán)境中的石油污染進行監(jiān)測。

        (3)城市污水監(jiān)測。目前,我國的城市發(fā)展速度變得越來越快,這不但推動了工業(yè)的快速發(fā)展,而且也使得城市中的人口數(shù)量激增,在這一背景下,城市的生活污水和工業(yè)廢水的排放量大幅度增多。由于此類水體當中含有一定的有機污染物,其在分解的過程中會消耗大量的O2,隨之會產生出較高的COD和BOD5,水體也會變黑,并散發(fā)出非常難聞的臭味。通過運用RS技術中的紅外傳感器,可以有效采集到水體當中所含物質的紅外輻射光譜,由此便可獲悉水污染的程度及具體情況。

        2.2 大氣環(huán)境的遙感監(jiān)測

        (1)對大氣成分的遙感監(jiān)測。為全面了解大氣環(huán)境變化,需要相關人員能全面掌握大氣的相關內容,進而根據(jù)其中的變化判斷大氣質量。通過環(huán)境遙感監(jiān)測技術,技術人員能夠收集臭氧總量、反應性氣體總量、大氣干濕沉降現(xiàn)象變化等基礎參數(shù),進而了解當前一段時間內目標地區(qū)大氣環(huán)境的整體變化情況。以當前備受關注的霧霾為例,通過遙感技術,技術人員能隨時監(jiān)測霧霾密度、范圍等基礎資料,再與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)進行比對,判斷未來一段時間內霧霾的變化情況,為人們出行提供必要指導。

        (2)對臭氧環(huán)境的監(jiān)測。臭氧是地球的保護傘,但近幾十年來地球臭氧層破壞嚴重,已經成為不可忽視的環(huán)境問題。在環(huán)境遙感技術的支持下,我國技術人員可以有效測量不同高度的臭氧分布情況,了解在平流層、對流層、熱層等不同氣層中的臭氧分布情況,進而制作臭氧模型,為相關人員提供了更加真實的臭氧分布資料,有助于開展臭氧保護工作。

        2.3 遙城市環(huán)境監(jiān)測

        遙感技術在城市中的應用主要有城市熱島效應分析,城市時空變化分析,城市綠化面積分析,城市大氣污染情況分析,城市土地利用情況分析等,主要利用TM圖像來實現(xiàn)對城市溫度,植被覆蓋率等指數(shù)的策略和比較分析,不同時的TM圖像可以清晰地看出城市的綠化面積,耕種面積,建筑面積的變化,數(shù)據(jù)分析能夠得出城市建筑的密度和合理性,市區(qū)道路的幾何距離,綠化情況,垃圾處理區(qū)的分布,地表水的污染情況,更能定量分析城市的綜合環(huán)境質量,生態(tài)效益和經濟效益的關系,最后能夠得出城市進一步合理規(guī)劃和發(fā)展的建議。對于城市而言,垃圾處理是一個重要的城市功能,固體廢棄物的光譜反應也是不一樣的,遙感技術可以分辨出建筑垃圾,工業(yè)垃圾等各種類型的垃圾,給城市綠化帶來方便,能夠迅速找到大量固體污染物的地域,減輕城市清潔人員的勞動力度。

        3 、遙感技術在環(huán)境監(jiān)測應用中的不足和展望

        目前人們對于環(huán)境問題越來越關注,北京等大中城市已經出現(xiàn)嚴重霧霾天氣,嚴重影響人們的生活和健康。環(huán)境監(jiān)測是預防環(huán)境惡化和保護環(huán)境的重要手段,人們也開始使用遙感技術應用在環(huán)境監(jiān)測領域,幫助人們獲取相關重要信息,用以建設,空氣質量發(fā)布等。而遙感數(shù)據(jù)量十分龐大,每個采集地每天都會產生海量數(shù)據(jù),除了數(shù)據(jù)的存儲之外,數(shù)據(jù)的分析,處理和挖掘方法也是缺乏的,人們如何大量數(shù)據(jù)中分析出一些有利于改變環(huán)境狀況的信息是最為關鍵的問題。

        未來一段時間,大數(shù)據(jù)的發(fā)展必將帶來遙感技術的進一步發(fā)展,人們對于大量數(shù)據(jù)的處理能力會增強,機器學習的發(fā)展必將增加許多分析數(shù)據(jù)的方法,人們通過數(shù)據(jù)的訓練和學習能夠給環(huán)境帶來改善。主要變化首先反映在數(shù)據(jù)共享中,遙感技術依賴于衛(wèi)星通信,而一個國家的地理衛(wèi)星是有限的,需要各個國家充分利用衛(wèi)星資源,數(shù)據(jù)共享,建立全球的遙感測度系統(tǒng),幫助貧窮國家開發(fā)地理環(huán)境和保護相關資源,我國也應該開展與其他發(fā)達國家的深度合作,大力發(fā)展我國的遙感環(huán)境監(jiān)測體系,與其他國家建立溝通,交流和合作的平臺。環(huán)境監(jiān)測領域,除了遙感技術,還有全球定位系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng),應該結合這些技術共同保護地理環(huán)境,另外隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,全國性的監(jiān)測體系建立不再是夢想,越來越多的監(jiān)控點會更為簡單和迅速地建立,監(jiān)測的準確性和范圍會大大增加。

        總之,隨著我國經濟和社會的快速發(fā)展,環(huán)境污染問題日益變得嚴重,突發(fā)性環(huán)境污染事故時有發(fā)生,環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境污染的管理決策提供重要數(shù)據(jù)依據(jù),在環(huán)境治理發(fā)揮著不可替代的作用。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測技術受制于自然條件和時空等因素的影響,具有一定的局限,僅依靠現(xiàn)有的監(jiān)測臺和傳統(tǒng)監(jiān)測技術無法滿足宏觀、動態(tài)、連續(xù)、及時的污染監(jiān)測和預測要求。遙感的高時間、空間和光譜分辨率恰好能夠適應當下的監(jiān)測要求,伴隨遙感技術的不斷進步,其在環(huán)境監(jiān)測領域的運用也運來越廣泛。

        [1]曹冬梅.遙感技術及其在環(huán)境監(jiān)測方面的應用[J].環(huán)境研究與監(jiān)測,2013,01:16-18.

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        [3]石麗娜,趙旭東,韓發(fā).遙感技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用和發(fā)展前景[J].貴州農業(yè)科學,2010,01:175-178.

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