遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討

羅楠楠 黃宇

摘要：近年來(lái)，隨著科技進(jìn)步，工業(yè)建設(shè)得到可迅猛的發(fā)展，隨之而來(lái)的就是嚴(yán)重的大氣污染問題，已經(jīng)影響到了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因?yàn)榇髿馕廴締栴}具有區(qū)域性的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段已經(jīng)不能滿足大氣環(huán)境管理的需求，而遙感技術(shù)的引入可以有效的解決這一問題，遙感技術(shù)具有效率高、成本低、檢測(cè)范圍廣泛的優(yōu)勢(shì)，可以提升大氣環(huán)境治理的有效性和可靠性。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境檢測(cè);遙感技術(shù);應(yīng)用

1.遙感監(jiān)測(cè)原理

所謂的遙感技術(shù)，就是通過(guò)儀器對(duì)一段間隔以外的物體或發(fā)生的某種現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠減少對(duì)物體或某種現(xiàn)象的直接接觸，在遠(yuǎn)處即可獲得所需要的信息，同時(shí)及時(shí)的辨認(rèn)和分析該信息。在世界范圍內(nèi)，遙感技術(shù)屬于先進(jìn)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，遙感技術(shù)由于具有眾多的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用，它在對(duì)污染源進(jìn)行定位以及跟蹤時(shí)不需要采樣就能夠完成;它能夠?qū)⒆詣?dòng)報(bào)警裝置設(shè)置在技術(shù)應(yīng)用中，如果出現(xiàn)了污染源，報(bào)警裝置就能夠?qū)ξ廴驹磳?duì)監(jiān)測(cè)，對(duì)污染范圍以及在大氣中的擴(kuò)散進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。根據(jù)波段不同，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)一般可分為五種類型：一是紫外監(jiān)測(cè)，二是可見光監(jiān)測(cè)，三是微波遙感技術(shù);四是熱紅外遙感技術(shù);五是反射紅外遙感技術(shù)。

2.遙感技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用

遙感技術(shù)可劃分為多種工作方式，通常我國(guó)所用到的遙感監(jiān)測(cè)方式為主動(dòng)式遙感監(jiān)測(cè)和被動(dòng)式遙感監(jiān)測(cè)。前者一般是將波束或次波束通過(guò)遙感探測(cè)儀器自身向外發(fā)出，與被探測(cè)的物質(zhì)吸收、反射等相互作用后產(chǎn)生回波，隨后利用衛(wèi)星及時(shí)檢測(cè)這些回波;后者則是通過(guò)太陽(yáng)光完成的，物體受到陽(yáng)光的照射，對(duì)太陽(yáng)光不同的吸收、反射和折射，另外加上接收物體自身所發(fā)射的紅外光，進(jìn)而很好的測(cè)量出大氣成分。

2.1 檢測(cè)大氣氣溶膠

在大氣中，很多固、液態(tài)的可見與不可見的微粒或其他物質(zhì)被稱為氣溶膠，它的范圍也包括人們常常討論的煙、霧、霾等。在遙感技術(shù)沒有普及的時(shí)候，大氣中的氣溶膠很難通過(guò)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)并檢測(cè)。但是在大氣監(jiān)測(cè)中，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用能夠通過(guò)超高分辨率的衛(wèi)星實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)到氣溶膠空間具體的分布與其運(yùn)動(dòng)變化的趨勢(shì)，將地面監(jiān)測(cè)中存在的不足進(jìn)行很好的彌補(bǔ)。

2.2 監(jiān)測(cè)沙塵暴

在我國(guó)所出現(xiàn)的自然災(zāi)害中，沙塵暴發(fā)生的幾率較高，它對(duì)人們的正常生活和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，與此同時(shí)還使大氣污染更加嚴(yán)重。沙塵暴具有突發(fā)性強(qiáng)、危害性大等特點(diǎn)，它也屬于大氣氣溶膠的一種。1993年，我國(guó)科學(xué)家首次通過(guò)遙感技術(shù)對(duì)北京和天津的沙塵暴特性進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析能夠看出在出現(xiàn)沙塵暴時(shí)，可見光通道1和2的反射率有上升的趨勢(shì)，不斷增大的強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致反射率越來(lái)越大。現(xiàn)如今，通過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)能夠看出，紅外通道數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的確定出沙塵暴的位置，同時(shí)也能夠非常準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)出大尺度沙塵暴的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.3 監(jiān)測(cè)臭氧層

在保護(hù)地球上的人類以及其他動(dòng)植物時(shí)，臭氧層均起到了至關(guān)重要的作用，在進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，臭氧層的變化情況能夠通過(guò)遙感技術(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，空洞形成的位置也能夠通過(guò)遙感技術(shù)進(jìn)行全面掌握。

2.4 監(jiān)測(cè)有害氣體

在地球上，人和其他生物的生活會(huì)導(dǎo)致SO2、NO2等有害的氣體不斷地產(chǎn)出。當(dāng)SO2、NO2等有害氣體對(duì)植物造成污染以后，會(huì)導(dǎo)致其對(duì)紅外光的反射率不斷下降，而它的顏色的變化以及動(dòng)態(tài)標(biāo)志不同于正常植被所呈現(xiàn)的顏色。科研人員能夠通過(guò)這一特點(diǎn)研究和分析植物的污染情況。在不同的像元上衛(wèi)星遙感對(duì)植物的監(jiān)測(cè)會(huì)有所呈現(xiàn)，人們能夠?qū)⑾裨畔⒂米约旱臉?biāo)準(zhǔn)對(duì)比實(shí)際的土壤、植被、水體等，隨后分析兩者之間的相關(guān)內(nèi)容，分類對(duì)照這些不同的像元信息。污染氣體的信息與這些不同的像元信息相疊加以后，能夠使污染物氣體累加濃度信息得以顯現(xiàn)。

2.5 監(jiān)測(cè)城市熱島效應(yīng)

所謂的城市熱島效應(yīng)，就是人口在城市內(nèi)大量聚集，導(dǎo)致呼吸、取暖、自身的大量熱量聚集于城市的某一范圍內(nèi)，出現(xiàn)了該地區(qū)的氣溫明顯比周圍區(qū)域高的現(xiàn)象。城市熱島不僅是城市現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也是大氣熱污染現(xiàn)象。在進(jìn)行大氣遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，地物的溫度能夠通過(guò)熱紅外遙感進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)一定差異的熱效應(yīng)將熱源有效的探測(cè)出來(lái)。通過(guò)遙感技術(shù)等量分割熱圖像，對(duì)區(qū)域正常情況下的等溫線進(jìn)行正確的繪制，如果溫線變化在之后的檢測(cè)中被發(fā)現(xiàn)，就能夠表明影響溫度變化的因素在這個(gè)地方存在。所以，大氣遙感監(jiān)測(cè)能夠?qū)Τ鞘袩釐u的時(shí)空分布特征、強(qiáng)度等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

3.我國(guó)大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的進(jìn)展及展望

3.1 利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)大氣污染與污染源

比如在某省通過(guò)紅外掃描儀監(jiān)測(cè)某露天煤礦時(shí)，對(duì)礦坑上空逆溫層的形成與大氣污染物擴(kuò)散的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)分析，對(duì)產(chǎn)生污染的條件有了一定的掌握，這些數(shù)據(jù)有利于露天礦的污染防治和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作;某省環(huán)保研究部門與中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院聯(lián)合在某市以大氣污染為監(jiān)測(cè)目標(biāo)，進(jìn)行了持續(xù)的遙感監(jiān)測(cè);北京環(huán)保部門通過(guò)航空遙感技術(shù)分析了市區(qū)規(guī)劃的煙囪高度及分布。

3.2 利用植物受污染的變化監(jiān)測(cè)污染點(diǎn)

通過(guò)遙感技術(shù)，能夠使植物的季相節(jié)律變化和遭受污染后的反應(yīng)差異在遙感圖象上得以呈現(xiàn)，通過(guò)植物受到污染所呈現(xiàn)出來(lái)的特性進(jìn)行大氣污染的演練，比如進(jìn)行大氣污染的范圍、程度和擴(kuò)散變化的確定，如在進(jìn)行津渤環(huán)境遙感試驗(yàn)時(shí)，能夠通過(guò)樹冠影像的色調(diào)和大小在遙感圖像上呈現(xiàn)出的差異，對(duì)二氧化硫、氟化氫等典型污染場(chǎng)進(jìn)行圈定。

3.3 利用地面采樣分析污染源

將遙感圖象結(jié)合地面采樣的結(jié)果進(jìn)行有效的分析，比如利用遙感技術(shù)對(duì)津渤環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)樹木葉片的采集進(jìn)行含硫、含氯量，以及樹皮的 pH 值的測(cè)定，從而很快能夠分析出二氧化硫、氯氣、酸霧的污染。

3.4 利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)上空污染

在對(duì)污染地區(qū)上空進(jìn)行分層采樣時(shí)，可以通過(guò)飛機(jī)進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)儀器的攜帶，隨后分析處理這些數(shù)據(jù)，比如在監(jiān)測(cè)某市大氣氣溶膠、飄塵、二氧化硫的時(shí)空分布特征和運(yùn)移規(guī)律時(shí)，通過(guò)該方式能夠準(zhǔn)確的對(duì)上空污染情況進(jìn)行測(cè)量。

近年來(lái)，我國(guó)不斷增加的環(huán)境污染物排放總量導(dǎo)致污染范圍呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)，因此需要對(duì)大氣環(huán)境污染變化進(jìn)行密切監(jiān)視，對(duì)大氣質(zhì)量現(xiàn)狀及未來(lái)的變化趨勢(shì)進(jìn)行全面掌握。面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染，需要大力發(fā)展大氣環(huán)境遙感探測(cè)技術(shù)，確保我國(guó)環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)得到及時(shí)的建立與完善，并使其與地面環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)相結(jié)合，對(duì)大氣成分的變化、大氣污染與污染源、大氣溫度和密度以及地表溫度和云的物理特性等進(jìn)行共同監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，在大力發(fā)展大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的同時(shí)，要使其與對(duì)地觀測(cè)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)國(guó)際上資源環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行充分利用，引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)我國(guó)的大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)加大發(fā)展力度，同時(shí)將現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)和常規(guī)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行充分利用，通過(guò)遙感技術(shù)結(jié)合地面監(jiān)測(cè)的方式，使我國(guó)大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到不斷完善和提升。

4.結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)不但能夠準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)出較大范圍內(nèi)的大氣環(huán)境污染情況，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)出大氣環(huán)境污染變化趨勢(shì)，而且能夠快速準(zhǔn)確的定位大氣環(huán)境污染事情的發(fā)生，跟蹤大氣環(huán)境污染的發(fā)展以及監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境污染的停止時(shí)間，從而提出有針對(duì)性的措施，將大氣污染造成的損失降至最低。在今后的大氣環(huán)境污染治理中，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)所發(fā)揮的作用依然舉足輕重，還能夠有效的延伸到水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等眾多領(lǐng)域。

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