遙感技術在水環境和大氣環境監測中的應用研究進展

王鑫舜

摘 要：利用遙感技術開展資源調查和環境監測領域已經得到廣泛應用，且研究深度日益增強，遙感已成為實現數字地球戰略思想的關鍵技術之一，充分利用遙感技術的各種優勢，進行科學研究和其他成果的轉化，是今后提高資源調查和環境監測工作的發展方向，也是完成資源調查和環境監測任務的有效途徑。遙感技術廣泛地應用大氣環境、水環境、生態環境、固體廢棄物等領域，幾乎涵蓋了環境保護的各個方面。本文主要針對遙感技術在水環境和大氣環境監測中的應用進行分析和討論。

關鍵詞：遙感技術；水污染；大氣環境；監測

1 遙感技術概述

1.1 遙感技術基本概念

遙感技術是從衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環境和資源的技術。它是20世紀60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識別和判斷。

1.2 遙感技術的特點和作用

遙感技術的特點如下：監測速度快、范圍廣、能夠進行長時間動態監測、投入成本低、回報高、無需現場采集樣本、可以發現常規方法無法監測到的污染源；其較為明顯的作用是可對指定區域進行跟蹤測量，并且能夠快速獲取與污染有關的全方面信息，如污染源位置、污染范圍、污染物分布及擴散情況、大氣生態效應等等。

1.3 遙感技術的應用范圍

目前，遙感技術已在我國諸多領域內得到廣泛應用，具體包括：農林牧漁業環境監測；地質、地理、水文、氣象、海洋等環境監測；城鄉規劃、資源勘探、軍事偵察、土地資源管理等等。現階段，隨著科技水平的發展速度不斷加快，促進了遙感技術的發展，該技術目前能夠測出水中大部分微量元素的實際含量，如葉綠素、水溫、泥沙含量以及水色等等，而且其還可以測量出大氣的溫度、濕度以及各種有害氣體的濃度和分布情況，在固體污染物的測量方面也有一定的作用。

2 遙感技術在水環境檢測中的應用

由于遙感技術監測的范圍較廣，從而使其在水體擴散時能夠及時發現污染物的擴散方向、排放源、影響范圍及程度，以便盡快找到污染源。遙感技術在水環境監測中的應有主要有以下幾點：

2.1 海洋監測

海洋面積約占地球表面的71%，其余29%是陸地面積，這使得海洋成為了地球環境的重要組成部分，為了防止海洋環境污染和破壞，必須加大對其的監測力度。由于海洋中的各種人力資源，在海洋資源開發利用過程中，對海洋生態環境造成了一定的破壞，水體污染日益加劇，造成環境質量下降。遙感技術在海洋環境監測中的應用，主要是基于反射光譜特征，由于上面的空間沒有任何障礙，和RS技術監測大景觀，在大范圍的海水擴散監測，還可以測量的污染物排放的原因。為海洋環境治理提供充足的依據。

此外，海洋石油開采過程中石油資源極為豐富，必然會引起水污染，隨著遙感技術的幫助下可以用來研究和分析海水中的石油污染狀況，準確地確定范圍，同時石油污染的地區，而且估計油含量在水污染區。水和油在光譜特性上有非常明顯的差異，因此，可以在一定的油、水光譜區內分離，可以用微波輻射法監測海洋環境中的石油污染。

2.2 城市污水監測

城市大量排放的工業廢水和生活污水中帶有大量有機物，它們分解時耗去大量氧氣，使污水發黑發臭，當有機物嚴重污染時呈漆黑色，使水體的反射率顯著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑色色調的條帶.使用紅外傳感器，能根據水中含有的染料、氫氧化合物、酸類等物質的紅外輻射光譜弄清楚水污染的狀況.水體污染狀況在彩紅外像片上有很好的顯示，不僅可以直接觀察到污染物運移的情況，而且憑借水中泥沙懸浮物和浮游植物作為判讀指示物，可追蹤出污染源。

2.3 廢水污染和水體熱污染調查

廢水由于水色與懸浮物性狀千差萬別，特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣。廢水污染一般用多光譜合成圖像進行監測，有的根據溫度的差異也可用熱紅外方法測定.熱污染使用紅外傳感器，能根據熱效應的差異有效地探測出熱污染排放源，熱紅外掃描圖像主要反映目標的信息，無論白天、黑夜，在熱紅外像片上排熱水口的位置、排放熱水的分布范圍和擴散狀態都十分明顯，水溫的差異在像片上也能識別出來.利用光學技術或計算機對熱圖像作密度分割，根據少量同步實測水溫，可正確地繪出水體的等溫線。因此熱紅外圖像能基本上反映熱污染區溫度的特征，達到定量解譯的目的。

3 遙感技術在大氣檢測中的應用

3.1 有害氣體監測

對于由自然或人為條件下產生的二氧化硫及氟化物等有害氣體，可采用間接解譯標志進行監測。通常情況下，當植被受到一定程度的污染后，其對于紅外線的反射能力會有所降低，加之紋理、顏色等外在特征也會異于正常狀態下的植被，所以可利用植被這一特點，對污染情況進行間接分析。

3.2 臭氧層監測

遙感用于臭氧監測時，主要是通過測量臭氧對熱紅外輻射量的吸收，進而分析臭氧含量的。但遙感技術用于有害氣體監測仍是通過間接解譯敏感植物受影響狀況。對災害性的大氣問題的監測主要是包括沙塵暴、酸沉降、有毒有害氣體泄漏等問題的監測，嚴重危害環境質量，屬嚴重的環境污染問題。許多傳感器的特定數據對其便有較好的觀測效果，如美國NOAA的高級甚高分辨率輻射計，便可對氣候監測、厄爾尼諾現象等許多環境災害進行描述性監測。總體來說，現如今經過幾十年的發展，遙感技術應用于大氣監測發展迅速。

3.3 城市熱島效應監測

城市熱島效應是城市內聚集著大量的人口，呼吸、取暖、自身的熱量等在一定范圍內聚集，導致局部地區的氣溫高出周圍地區。城市熱島也是大氣熱污染現象，是城市化發展的必然趨勢。在大氣遙感監測中可以利用熱紅外遙感測定地物的溫度，根據熱效應的差異，有效地探測出熱源。利用大氣遙感監測對熱圖像作等量的分割，正確繪制出區域正常情況下的等溫線，若是在之后的監測中發現等溫線出現變化，便說明此處必然有影響溫度變化的因素。因此，大氣遙感監測可以準確分析城市熱島的時空分布特征、強度等。

4 結束語

環境問題與人類發展息息相關，實現人與自然的和諧相處是社會發展的必然要求。環境問題種類多樣，大氣污染、水污染等都可以通過遙感技術得到一定程度的治理，遙感技術的應用范圍也越來越廣泛，作為環境監測的重要技術力量，遙感技術應該不斷發展自身，為制定科學準確的政策提供更加有理有據的支持。

參考文獻

[1]馬翠萍，劉有為，楊永.遙感技術在環境監測領域的應用[A]；《河北環境科學》-華北五省市環境科學學會第十七屆年會論文集[C]；2011年.

[2]程立剛，王艷姣，王耀庭.遙感技術在大氣環境監測中的應用綜述[J].中國環境監測，2010（3）：17-23.

[3]李紅清.遙感技術在水環境保護中的應用初探[J].水利水電快報，2009（3）：24-25.

[4]曹國東.遙感技術在大氣環境監測中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2010（4）：57-59.