(河北省制圖院，河北石家莊，050000)

引言

隨著高性能傳感性研制開(kāi)發(fā)水平的提高，以及環(huán)境資源遙感對(duì)高精度遙感數(shù)據(jù)的要求，遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的作用越來(lái)越重要，為及時(shí)獲取海洋災(zāi)害發(fā)生及其影響的監(jiān)測(cè)信息，并為當(dāng)?shù)卣陀嘘P(guān)部門提供決策服務(wù)，根據(jù)渤海灣海洋災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)，從海洋災(zāi)害的遙感監(jiān)側(cè)技術(shù)方法研究入手，介紹了河北省海洋災(zāi)害遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)側(cè)系統(tǒng)的功能。

1 海洋災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 風(fēng)暴潮災(zāi)監(jiān)測(cè)

風(fēng)暴潮是強(qiáng)烈的大氣擾箭在近岸水域引起的海面異常升降現(xiàn)象，其主要致災(zāi)因子是風(fēng)暴增水。河北省沿海地區(qū)受地理位置和地形因素的影響，在氣象因素和天文潮因素的共同作用下，容易引發(fā)風(fēng)暴潮。利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)風(fēng)暴潮災(zāi)和海水人侵海洋災(zāi)害，主要是對(duì)其發(fā)生后的災(zāi)情狀況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。NOAA和EOS極軌衛(wèi)星的AVHRR和MODIS輻射計(jì)的第一、二通道可以探測(cè)地面及云層表面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射信息。災(zāi)害發(fā)生時(shí)期，往往是農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，地面被大片的農(nóng)作物覆蓋。此時(shí)，從氣象衛(wèi)星宏觀角度看，主要可識(shí)別的物體包括植被、水體、云系等，而它們?cè)诘谝?、二通道波長(zhǎng)范圍的反射光譜特性有著較大的差異川，因此可以達(dá)到災(zāi)情監(jiān)測(cè)的目的。

1.2 赤潮監(jiān)測(cè)

赤潮是海洋環(huán)境質(zhì)量惡化的一種表現(xiàn)，它的發(fā)生涉及海區(qū)的生物、水文、氣象、化學(xué)和人為影響等多種因素，其中海區(qū)污染造成的富營(yíng)養(yǎng)化和某些微量元素的存在被認(rèn)為是誘發(fā)赤潮的主要原因。河北省沿海海域的赤潮多發(fā)生在每年的5一10月；赤潮生物主要為夜光藻、微型原甲藻、叉角藻，作為赤潮監(jiān)測(cè)的有效手段之一，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)得到越來(lái)越多的應(yīng)用，并在日常監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮了不可替代的作用。赤潮生物的發(fā)展和運(yùn)動(dòng)可通過(guò)來(lái)自多個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，衛(wèi)星圖像提供了有關(guān)赤潮特征的大尺度信息。海洋水色、海表面溫度和葉綠素A三個(gè)方面是目前用于赤潮遙感監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，在實(shí)際工作中，我們主要應(yīng)用的赤潮遙感監(jiān)測(cè)方法有單通道闌值法、比值法、多通道判識(shí)法、水溫水色合成方法。為掌握和了解赤潮災(zāi)害的第一手資料，目前采用了衛(wèi)星、飛機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)船舶等多種手段，對(duì)赤潮的分布形態(tài)、發(fā)生范圍、生物種類、貝類和海洋水文、海洋化學(xué)等多種要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3 海冰監(jiān)測(cè)

渤海海冰有著明顯的季節(jié)特征，特別是在海冰形成的初期和消失的末期，加之受強(qiáng)烈天氣變化的影響，其狀態(tài)變化和變化速率更大。通過(guò)衛(wèi)星遙感資料分析冰蓋范圍、覆蓋面積、搜蓋度和海冰厚度等在一定意義上價(jià)值很大。利用冰與水明顯的光譜特征差異，可以很好地分析冰蓋范圍、面積。冰厚是海冰的主要參數(shù)之一，其反演是世界性難題。采用統(tǒng)計(jì)建模法，通過(guò)海上試驗(yàn)與衛(wèi)星同步時(shí)刻的冰厚，建立可見(jiàn)光雙通道反照率、紅外通道亮溫與冰厚的關(guān)系模型。目前我們采用的是國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心通過(guò)在渤海冰面上獲取的20個(gè)冰厚采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立的線性相關(guān)模型。

1.4 海域污染

從污染水體的波譜特性測(cè)量人手，采用衛(wèi)星、地面、水體同步監(jiān)測(cè)的方法，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到如下結(jié)論：

(1)水體污染與地面和衛(wèi)星反射光譜具有明顯的相關(guān)性。

(2)以工業(yè)污染和生活污水為主的污染物和懸浮泥沙均對(duì)水體反射光譜產(chǎn)生顯著影響，表現(xiàn)最明顯的是可見(jiàn)光波段。

(3)污染物質(zhì)含量、污染水體的污染性質(zhì)和污染程度均與遙感波譜數(shù)據(jù)存在一定的相關(guān)性。海洋水色遙感本質(zhì)上是可見(jiàn)光遙感，是利用可見(jiàn)致擠寸水體顏色變化敏感為基礎(chǔ)的。根據(jù)渤海灣水色的變化來(lái)反映海洋污染情況，選取連續(xù)9a的NOAA極軌氣象衛(wèi)星資料，在衛(wèi)星資料的選取上，盡量突出污染信息，避開(kāi)其它信息。通過(guò)時(shí)相選取、通道提取、多通道合成等技術(shù)制作了近百?gòu)埐澈乘O(jiān)測(cè)圖像，從宏觀上對(duì)該海域近年來(lái)的春季污染狀況給出了客觀的分析，得出了一些初步的結(jié)論，即由于夏季人汛后，降水量增多，許多河流攜帶大量泥沙流人渤海，造成海水混濁，從而掩蓋了由于污染造成的海水混濁狀況。所以，遙感數(shù)據(jù)選擇了春季，并且衛(wèi)星過(guò)境仰角在600以上的時(shí)次。時(shí)相上選擇14時(shí)左右過(guò)境時(shí)的遙感資料，此時(shí)太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，有利于信息提取，均做了渤海灣水域的影像處理。

2 遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 在海洋環(huán)境中的應(yīng)用

在地球表面積中，海洋面積占據(jù)70%，在全球環(huán)境組成部分中，也是非常重要的關(guān)注內(nèi)容?，F(xiàn)階段，雖然陸地表面問(wèn)題備受關(guān)注，但是在全球環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中，海洋作用是毋庸置疑的。海洋的陸地環(huán)境和大氣的物理化學(xué)和生物學(xué)影響，是不可忽視的，從全球范圍來(lái)講，海洋起到一個(gè)很好的緩沖作用，能夠?qū)Υ笞匀坏淖匀粶囟茸兓鸬胶芎玫木徍妥饔?，進(jìn)而緩解極端氣候變化。從區(qū)域尺度方面來(lái)說(shuō)，沿海區(qū)域海洋是洪水泛濫的潛在因素，對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛴兄浅Ｖ匾挠绊?，?yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)，來(lái)對(duì)航海環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

目前，太空對(duì)海洋的觀測(cè)，主要針對(duì)的是表面溫度、粗糙度、坡度以及海水顏色，通過(guò)對(duì)海洋表面溫度的遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ蚝Ｑ蟮淖兓M(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)對(duì)海洋表面溫度及高度的繪制工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋近況及海面風(fēng)力程度的了解，將大氣尺度和海洋尺度之間的關(guān)系予以建立。能夠提供天氣數(shù)據(jù)，有利于對(duì)海洋從數(shù)小時(shí)到連續(xù)數(shù)周重復(fù)探測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)Υ竺娣e時(shí)間同步觀測(cè)，探測(cè)范圍較廣，對(duì)于普通探測(cè)較難達(dá)到的區(qū)域數(shù)據(jù)，通過(guò)遙感就能實(shí)現(xiàn)。但是海洋特殊性比較突出，加上遙感探測(cè)技術(shù)的局限性，遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)存在一定誤差，遙感數(shù)據(jù)的取得，應(yīng)當(dāng)以具體測(cè)量技術(shù)數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和修正工作為基礎(chǔ)。

2.2 在大氣環(huán)境中的應(yīng)用

氣溶膠屬于比較穩(wěn)定的懸浮體系，主要是有液體或固體微粒，平均分散在氣體中而形成的。關(guān)于氣溶膠粒子的來(lái)源方面，是一個(gè)比較復(fù)雜問(wèn)題，其來(lái)源比較廣泛并且紛繁復(fù)雜，可以是通過(guò)地球表面巖石和土壤風(fēng)化作用，也可以通過(guò)風(fēng)浪作用，使海水泡沫進(jìn)行飛濺，進(jìn)而在海洋表面形成海鹽粒子、孢子、植物花粉，關(guān)于液態(tài)或固體粒子的產(chǎn)生方面，主要是通過(guò)人類燃燒活動(dòng)和自然火災(zāi)，或者是通過(guò)工廠排放的氣體或發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生等。通過(guò)激光雷達(dá)遙感技術(shù)的應(yīng)用，為更高時(shí)間和空間分辨率，對(duì)地球大氣參數(shù)變化和特性的研究工作，提供了更大的可能性，伴隨著研究工作的深入開(kāi)展，不同類型的地面基礎(chǔ)雷達(dá)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地球大氣層的持續(xù)探入，將激光雷達(dá)和其他遙感技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)Τ粞鹾皖w粒物質(zhì)的特性進(jìn)行測(cè)量，這些特性包括許多方面，比如日變化、光學(xué)深度、空間分布、空間分層等。在對(duì)區(qū)域和全球尺度上地球大氣層中氣溶膠垂直可變性觀測(cè)方面，已經(jīng)或即將被運(yùn)用空運(yùn)和空間的激光雷達(dá)系統(tǒng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)綜合利用多種衛(wèi)星遙感資料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋災(zāi)害的遙感監(jiān)測(cè),海洋災(zāi)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)具有重要的意義。

(2)應(yīng)用的赤潮遙感監(jiān)測(cè)方法有單通道閉值法、比值法、多通道判識(shí)法、水溫水色合成方法?，F(xiàn)有的赤潮遙感技術(shù)均不具備發(fā)現(xiàn)赤潮、識(shí)別赤潮種類的能力,只適用于監(jiān)測(cè)赤潮的分布范圍。