劉 濤

（陜西生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計院有限公司 陜西 西安 710075）

在鄉(xiāng)村振興背景下，隨著工業(yè)化和城市化的影響，農(nóng)村地區(qū)面臨越來越嚴(yán)峻的經(jīng)濟條件、商品價格、環(huán)境法規(guī)、新技術(shù)、氣候變化等問題。在發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過程中，構(gòu)建完善的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是必然要求。在農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用遙感技術(shù)，可以幫助相關(guān)人員更準(zhǔn)確、全面、及時地了解環(huán)境情況，不僅為農(nóng)村農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)提升提供有效保障，而且能保證綠色宜居農(nóng)村建設(shè)任務(wù)的順利完成，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興。

1 農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)狀

地方環(huán)境治理能夠直接影響國家層面實施可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的情況，而資源配置的挑戰(zhàn)和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的互相關(guān)聯(lián)都需要分析社會生態(tài)，從而為未來發(fā)展提供有效指導(dǎo)[1]。農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測不但能夠準(zhǔn)確了解農(nóng)村環(huán)境變化情況，還能夠借助相關(guān)數(shù)據(jù)指導(dǎo)農(nóng)村環(huán)境治理工作。近年來，在深入落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的背景下，我國正在逐步增強對農(nóng)村環(huán)境保護(hù)工作的重視程度，在一定程度上改善了農(nóng)村環(huán)境，而農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測工作在其中發(fā)揮了較大的作用，但在實際工作中仍然有一些問題存在?，F(xiàn)階段，國家雖然對農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測非常重視，但是卻缺少足夠科學(xué)合理的監(jiān)測手段、監(jiān)測體系，同時在資金支持、專業(yè)人員等方面也存在一定不足。另外，監(jiān)測人員主要以傳統(tǒng)手工環(huán)境監(jiān)測技術(shù)作為農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測手段，只有在少數(shù)地區(qū)有效融合了手工監(jiān)測手段與遙感技術(shù)等先進(jìn)監(jiān)測手段，這也是未來發(fā)展農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測的重要方向。

2 遙感技術(shù)概述

2.1 遙感技術(shù)的定義。遙感技術(shù)就是根據(jù)不同物體反射電磁波、輻射存在差異的特點，可在遠(yuǎn)距離分析、觀測以及識別物體的技術(shù)。結(jié)合遙感技術(shù)和計算機技術(shù)、空間技術(shù)，可以構(gòu)建出信息分析、接收、處理與遙感儀器共同組成的探測技術(shù)系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，遙感技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、資源勘察、氣象觀測、地質(zhì)及軍事領(lǐng)域等方面[2]。而在監(jiān)測環(huán)境方面，因為遙感技術(shù)能夠長期跟蹤測量指定物體、指定區(qū)域，可在短時間內(nèi)獲取環(huán)境的全面信息和時空變化規(guī)律，被大范圍運用到大氣污染物、水環(huán)境、自然資源、大氣環(huán)境監(jiān)測等方面。在使用遙感技術(shù)開展農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測時，根據(jù)可利用波段進(jìn)行分類，可以分為反射紅外遙感技術(shù)、熱紅外遙感技術(shù)、微波遙感技術(shù)、可見光遙感技術(shù)等。

2.2 在農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的優(yōu)勢

2.2.1 可獲取大量信息。遙感技術(shù)在各種地面觀測地形中都非常實用，其中包含難以使用人工方式完成監(jiān)測的河流、森林等，能夠大幅度提高環(huán)境監(jiān)測信息數(shù)量。再加上計算機、現(xiàn)代電子光學(xué)儀器等，可獲取微波波段和可見光的監(jiān)測信息，有效補足了人工監(jiān)測存在的缺陷，同時可使農(nóng)村環(huán)境信息量變得更加豐富。

2.2.2 監(jiān)測范圍廣。在運用遙感技術(shù)后，能夠有效解決室外人工監(jiān)測農(nóng)村環(huán)境時存在的各種問題，可通過無人機、飛機、衛(wèi)星等飛行器，從空中監(jiān)測和觀察地面，可一次性監(jiān)測較大范圍的環(huán)境，有效縮短開展環(huán)境監(jiān)測工作所需的時間。

2.2.3 可滿足動態(tài)監(jiān)測和全面監(jiān)測目標(biāo)。運用遙感技術(shù)可實時獲取農(nóng)村生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，了解農(nóng)村環(huán)境變化情況，并跟蹤評價大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境的變化情況，使相關(guān)人員可全面把握農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的整體情況[3]。同時，在農(nóng)村監(jiān)測區(qū)域中運用遙感技術(shù)反復(fù)進(jìn)行掃描、拍攝，可以明確農(nóng)村環(huán)境在一定時間內(nèi)的動態(tài)變化情況，同時通過對比原有的農(nóng)村環(huán)境資料，可以構(gòu)建農(nóng)村環(huán)境動態(tài)變化模型。相關(guān)人員借助歸一化方法，能夠準(zhǔn)確了解到監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大氣、水體、植被等各項參數(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)可有效支持農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測和治理污染等工作。

2.3 在農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測中常用的遙感技術(shù)

2.3.1 微波遙感技術(shù)。微波遙感的波長范圍為0.001 ～1.0 m 波長，其是通過微波傳感器來判斷已識別的地物，取得目標(biāo)表面反射的電磁輻射。現(xiàn)階段在環(huán)保領(lǐng)域合成孔徑雷達(dá)的應(yīng)用非常廣泛，國際上常見的是ENVISAT-ASAR、ERS-1/2SAR，在國內(nèi)使用的是2016 年發(fā)射的DF-3 雷達(dá)遙感衛(wèi)星。該衛(wèi)星可對全球陸地和海洋資源開展全天時、全天候監(jiān)測工作，在各種應(yīng)用模式下可高效獲取10 ～650 km 幅寬、100 ～500 m 分辨率的微波遙感數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)可以在生態(tài)環(huán)境、植被生長、生物量、土壤濕度、溢油、監(jiān)測水質(zhì)等應(yīng)急處理中應(yīng)用。

2.3.2 紅外遙感技術(shù)。在農(nóng)村環(huán)境保護(hù)方面紅外遙感數(shù)據(jù)擁有非常廣泛的應(yīng)用前景，屬于監(jiān)測農(nóng)村大氣環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)。借助該技術(shù)，相關(guān)人員可以準(zhǔn)確了解地表溫度、土壤濕度、水面溫度、大氣粉塵、秸稈燃燒等因素對生態(tài)環(huán)境的影響情況。例如，在大氣窗口波段中近紅外波段可以反映大氣水汽含量，因此可在秸稈燃燒現(xiàn)場監(jiān)測中發(fā)揮較好的效果[4]。同時，當(dāng)短波紅外波段擁有高光譜分辨率后還能夠用于溫室氣體監(jiān)測。另外，在水環(huán)境監(jiān)測中紅外遙感技術(shù)也是較為重要的技術(shù)措施，可用于農(nóng)村水質(zhì)、水溫、水色監(jiān)測等。

2.3.3 高光譜遙感技術(shù)。高光譜遙感能夠在熱紅外、近紅外、中紅外、可見光等電磁光譜波長范圍內(nèi)獲取較為狹窄的光譜連續(xù)圖像數(shù)據(jù)。相較于常規(guī)遙感技術(shù)，高光譜技術(shù)具備連續(xù)光譜的優(yōu)勢，可以使各種監(jiān)測對象原有的細(xì)節(jié)差異和光譜特征得到真實準(zhǔn)確地反映?，F(xiàn)階段，高光譜遙感技術(shù)在監(jiān)測飲用水源安全、溫室氣體、污染氣體等方面應(yīng)用廣泛。但是需要注意的是，在監(jiān)測農(nóng)村土壤污染方面高光譜技術(shù)仍然處于初期探索階段。

3 鄉(xiāng)村振興背景下遙感技術(shù)在農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用

3.1 監(jiān)測水環(huán)境。我國農(nóng)村地區(qū)擁有眾多水域、多樣水體類型，對于現(xiàn)階段農(nóng)村地區(qū)水資源嚴(yán)重污染以及缺乏等問題，相關(guān)人員若是采用傳統(tǒng)人工勘測技術(shù)，將具備非常高的實施難度，并且需要大量的物力、人力支出。通過遙感技術(shù)可以對農(nóng)村水體資源進(jìn)行全面勘測，與水體水色和光譜特性相結(jié)合，準(zhǔn)確評價農(nóng)村水環(huán)境和水體質(zhì)量情況，明確水域、水質(zhì)時空變化情況，通過數(shù)據(jù)支持水管理部門開展工作，提升管理水資源工作的質(zhì)量，同時支持環(huán)境部門決策。運用遙感技術(shù)開展農(nóng)村水資源監(jiān)測工作，還能了解水體資源可溶有機物、色度、懸浮物、溫度值等情況。在利用遙感設(shè)施開展監(jiān)測工作時還可以防止各種干擾因素影響監(jiān)測結(jié)果，如水體深度值、水生植物、微生物、水生動物等，使環(huán)境監(jiān)測數(shù)值變得更加可靠、準(zhǔn)確，幫助相關(guān)人員全面了解農(nóng)村水體質(zhì)量和水體污染情況，進(jìn)而制定有針對性的水污染治理措施。例如，山東某農(nóng)村河流存在肉眼可見的渾濁現(xiàn)象，且水資源擁有較重的顏色，在借助遙感技術(shù)開展監(jiān)測工作后，發(fā)現(xiàn)有很多動物和水生植物在河流中死亡，大幅度降低了河流內(nèi)部溶解氧量，有機物指標(biāo)明顯超出正常標(biāo)準(zhǔn)。為了解決此問題，相關(guān)人員合理增加了遙感監(jiān)測范圍，通過紅外線光譜技術(shù)的合理應(yīng)用，明確了隨意排放生活污水是導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因。隨后，向有關(guān)部門上報了這種情況，制定了控制污染源和凈化河流水體的綜合防治措施，解決和避免了農(nóng)村水污染問題。

3.2 監(jiān)測大氣環(huán)境。在監(jiān)測農(nóng)村大氣環(huán)境時，借助遙感技術(shù)可實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測污染物、臭氧層、氣溶膠的目標(biāo)，可形成大氣宏觀立體圖像，明確定量測定參數(shù)，在充分考慮傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測信息資料的情況下，形成遙感信息圖片，可借助數(shù)據(jù)反映大氣污染的實際情況。之后相關(guān)部門通過分析處理相關(guān)評估結(jié)果，可治理和控制大氣污染。詳細(xì)應(yīng)用情況如下：

3.2.1 在監(jiān)測大氣氣溶膠方面。大氣氣溶膠就是在大氣中存在的可見、不可見的液態(tài)和固態(tài)微粒，如霧、煙等，在傳統(tǒng)的農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測工作中，相關(guān)人員無法有效監(jiān)測大氣氣溶膠，僅能夠采取間接測量措施，如動植物有害氣體反應(yīng)等。而合理運用遙感技術(shù)，以高分辨率的衛(wèi)星為依托，相關(guān)人員可監(jiān)測大氣中氣溶膠的變化趨勢和分布情況，能獲得準(zhǔn)確且全面的監(jiān)測結(jié)果，進(jìn)而有效支持大氣污染治理等工作。

3.2.2 監(jiān)測大氣污染物。相關(guān)的研究結(jié)果表明，在農(nóng)村大氣顆粒污染物監(jiān)測中使用遙感技術(shù)是切實可行的。同時，與大氣污染分析光譜紅外波為2 ～20 μm這一情況相結(jié)合，相關(guān)人員可借助多通道粒子計數(shù)器完成有害氣體分布情況和含量的測量和計算，了解農(nóng)村大氣污染物中的有害物質(zhì)含量；或者將采樣器設(shè)置在無人機上，利用無人機遙感技術(shù)收集樣品，檢測樣品指標(biāo)，明確大氣污染情況，采取此種方法具有持續(xù)性好、監(jiān)測視野廣等優(yōu)勢。同時，當(dāng)大氣中擁有過量的有害氣體后也會嚴(yán)重威脅人們的健康和生活，相關(guān)研究表明，當(dāng)大氣中存在二氧化氮、二氧化硫等污染氣體后將對植被反射紅外光的情況產(chǎn)生不良影響，植物動態(tài)標(biāo)志、顏色等在監(jiān)測圖像中的表現(xiàn)會與監(jiān)測圖像存在一定差異[5]。在實際開展分析與研究工作時，衛(wèi)星遙感技術(shù)在監(jiān)測植物時會呈現(xiàn)出不同像元，相關(guān)人員通過有效對比遙感監(jiān)測像元信息和農(nóng)村土壤、水體、植被等信息，再適當(dāng)疊加污染氣體信息，可準(zhǔn)確計算出污染氣體累加濃度信息。

3.3 監(jiān)測地面環(huán)境。在監(jiān)測地面環(huán)境的過程中，運用遙感技術(shù)中的光譜測定原理，能夠準(zhǔn)確測定出農(nóng)村地區(qū)土地資源面積和含量，并明確土壤中有害物質(zhì)成分，了解農(nóng)村地區(qū)利用土地的情況，可幫助有關(guān)部門更加科學(xué)合理地開展國土資源調(diào)查、農(nóng)村土地資源規(guī)劃等工作。對于存在嚴(yán)重水土流失問題的區(qū)域，運用無人機遙感技術(shù)，將多光譜成像儀設(shè)施安裝在無人機上，可實時完成農(nóng)村地區(qū)水土流失情況監(jiān)測工作，形成多個光譜圖像，以此為實施水土保持項目提供支持。在具體運用中，相關(guān)人員可以對多個時間段遙感信息圖像進(jìn)行對比分析，了解土地變化規(guī)律，借助有效對比分析結(jié)果與實地勘測情況，可準(zhǔn)確計算特定時間段內(nèi)的水土流失數(shù)值。例如，在某農(nóng)村遙感監(jiān)測項目中，相關(guān)人員對比了連續(xù)2 年內(nèi)2 個縣區(qū)農(nóng)村土地情況，發(fā)現(xiàn)在這兩年內(nèi)2 個縣區(qū)只存在較小的土地指標(biāo)波動情況，證明其擁有穩(wěn)定的土地狀況；同時通過遙感技術(shù)監(jiān)測這2 個縣區(qū)利用土地資源的情況可知，只存在較為輕微的水土流失和土地消耗情況，綜合評定結(jié)果為這2 個縣區(qū)存在良好的整體狀況。

3.4 監(jiān)測生態(tài)環(huán)境和應(yīng)急監(jiān)測。除了在以上方面應(yīng)用遙感技術(shù)外，在農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和應(yīng)急監(jiān)測方面也可使用遙感技術(shù)。在監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的過程中，相關(guān)人員以地表管控控制體系為基礎(chǔ)，合理運用無人機測定和遙感監(jiān)測技術(shù)的方式，可以獲取全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，這也是監(jiān)測農(nóng)村生態(tài)環(huán)境方面較為有效的方式。在實際工作中，相關(guān)人員需要遵循以下工作流程：首先將各種可以獲取影像信息的設(shè)備安裝在無人機上，如數(shù)碼相機、光譜類設(shè)備等，并有效連接地面管控體系與相關(guān)設(shè)備。利用聯(lián)動作業(yè)完成數(shù)據(jù)信息的拼接和處理，針對環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)和數(shù)據(jù)開展宏觀分析，實施相關(guān)數(shù)據(jù)信息資料分析匯總，深入探討生態(tài)參數(shù)信息，從而準(zhǔn)確了解農(nóng)村地區(qū)地質(zhì)、土壤、森林等情況[6]。另外，相關(guān)人員在監(jiān)測環(huán)境突發(fā)事件時也可以運用遙感技術(shù)。例如，在發(fā)生森林火災(zāi)時，相關(guān)人員利用遙感技術(shù)可生成森林火災(zāi)圖像，能夠完成火災(zāi)現(xiàn)場區(qū)域分割，準(zhǔn)確了解火災(zāi)變化趨勢和特點，以此使火災(zāi)監(jiān)測達(dá)到更為理想的效果。同時，相關(guān)人員有機結(jié)合無人機遙感技術(shù)和人工目視的方式，可了解農(nóng)村地區(qū)植物病害和蟲害的情況，明確病蟲害發(fā)生的具體范圍和位置，可以使監(jiān)測工作達(dá)到更高的精確程度，以此有效提升應(yīng)急工作的質(zhì)量和效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，在農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，有效提升了農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測水平，可以使農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測工作更具客觀性、精確性、及時性、全面性，從而在數(shù)據(jù)層面有效支持農(nóng)村環(huán)境治理和保護(hù)工作。相關(guān)人員想要實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的目標(biāo)，應(yīng)該積極探索農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測中遙感技術(shù)的應(yīng)用問題，帶動農(nóng)村環(huán)保事業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段，促進(jìn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展。