遙感技術在環境監測中的應用研究

中圖分類號：X835 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）06-0041-03

DOI： 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.010

Study on the Application of Remote Sensing Technology in Environmental Monitoring

HUANGLiang

（Cuiping Ecological Environment Monitoring Station of Yibin City，Yibin 6440oo，China）

Abstract：Remotesensing technologyhas manyadvantages，suchastheabilitytoconductthree-dimensionalanddynamic monitorng，andis widelyused inthefieldofenvironmental monitoring.Theapplicationofremotesensing technologyis elaborated insoil monitoring，atmospheric monitoring，water environment monitoring，radioactive monitoring，and noise monitoring，theadvantagesandlimitationsofthespecificapplicationprocessarepointedout，andthedevelopmentdirection ofremotesensing technologyislookedforwardinthefieldofenvironmentalmonitoring，inordertobeterutilizeremote sensing technology and improve the level of environmental monitoring.

Keywords： remote sensing technology; environmental monitoring;application; development

環境監測對環境保護、公共衛生及人體健康等方面都有十分重要的意義。環境監測可以實時監測污染物濃度變化和分布，預防和控制環境污染，預測和預警污染事件，同時為政策制定提供科學依據。遙感技術是一項能夠進行區域立體、動態監測的技術，因其時效性強、信息量大、數據客觀真實、可比性好等特點，在環境監測領域得到廣泛應用。

1環境遙感監測概述

遙感技術可以對地球表面進行高效、廣泛、動態的遙感監測，這使其成為環境監測的理想方法之一。遙感技術在環境監測上的最早應用可以追溯到20世紀70年代，當時作為新興學科的遙感技術逐步進入環境監測領域，尤其是大氣污染和水污染監測等方面的應用引起廣泛關注。此后，遙感技術在環境監測領域的應用不斷增多，得到迅速發展。如今，遙感技術可以通過航拍、衛星遙感等手段對大氣、水、土壤、噪聲、放射性等環境污染因素進行快速、高效、非接觸的監測和分析，為生態環境保護提供重要支持。

2遙感技術在不同環境監測領域的應用

2.1土壤監測

20世紀70年代，科學家主要依賴低分辨率的光學衛星數據研究土壤的光譜特性，以識別基本的土壤污染類型。這些研究為遙感技術在土壤監測中的應用奠定基礎[1]。20世紀80年代至90年代，高光譜遙感技術得到廣泛應用，尤其在監測土壤重金屬污染方面顯示出顯著的優勢。例如，通過高光譜數據反演，可以測量土壤中銅、錳、鎳等重金屬的含量；結合反射光譜分析和化學計量學模型，能夠評估土壤中重金屬的分布和含量[2。21世紀以來，多源數據融合已成為土壤污染監測的關鍵手段。例如，將高光譜、雷達和熱紅外遙感數據進行結合，能夠更全面地評估土壤污染的空間分布和程度。高分辨率衛星的發射提升遙感數據的空間分辨率，使得土壤監測更為精確。無人機遙感技術憑借其靈活性和高分辨率，在農田土壤污染調查中得到廣泛應用。人工智能和機器學習技術的應用顯著提高遙感數據處理效率和精度。例如，基于深度學習的圖像分類和模式識別技術已被用于土壤污染源的快速識別和風險評估[3]。

2.2大氣監測

20世紀70年代開始，科學家開始嘗試利用光學、紅外和微波遙感技術進行大氣成分的探測，如氣溶膠和溫室氣體等[4。隨后，研究者開始廣泛利用光學、衛星和雷達等監測技術。紅外遙感技術主要用于監測臭氧等氣體成分，高光譜遙感技術被廣泛應用于大氣氣溶膠、二氧化硫、二氧化氮等污染物的監測，同時國際衛星項目高速提升全球范圍內的污染氣體監測能力。例如，美國通過衛星探測氣溶膠光學厚度來反演近地面細顆粒物濃度，為研究區域空氣污染提供重要數據[5。進入21世紀，大氣遙感監測技術迅速發展。衛星傳感器技術的進步顯著提高監測精度和效率，多源衛星數據融合和機器學習技術的應用也日益深入。例如，紫外光譜遙感技術在痕量氣體的監測上發揮重要作用[。ZHONG等使用多種遙感技術來獲取大氣污染物的信息，通過反演算法確定污染源和污染物濃度，進而評估污染狀況。

2.3水環境監測

水環境監測的遙感技術應用起源于20世紀70年代，初期主要依賴衛星和航空器收集數據。然而，由于當時技術限制，圖像分辨率較低，難以精確反映復雜水體的水質狀況，因此主要用途是估算水質參數，如葉綠素a濃度、濁度、懸浮固體等。到了20世紀90年代，隨著高光譜傳感器和多傳感器融合技術的應用，遙感監測在水環境監測領域的應用得到顯著拓展。水體污染的類型、分布和程度可以通過遙感技術進行識別和評估，湖泊藻類暴發監測、水體富營養化評估等方面也取得顯著進展。例如，通過MODIS衛星數據估算葉綠素a濃度，并結合神經網絡模型提高檢測精度[8。21世紀以來，水污染遙感監測技術取得更多突破。隨著衛星遙感成像技術與水質監測數據的融合，遙感技術的應用范圍進一步擴大，能夠對水體藻類、浮游生物種群、水體葉綠素a含量等進行定量分析，并對水質變化進行預測。結合地理信息系統和全球定位系統，顯著提高水質監測的效率和覆蓋范圍，實現對城市水網、小型水體以及復雜地形區域的水質監測。無人機技術的普及使得高分辨率、實時監測成為可能，配備光譜儀的無人機能夠精確測量水體中的懸浮物、總磷和總氮等。人工智能和機器學習算法的應用進一步提升遙感數據處理的速度和準確性。

2.4放射性監測

20世紀70年代至90年代，遙感技術逐步被應用于放射性污染研究，展現出其顯著的潛力。許多國家利用衛星和航空遙感技術，對空氣、水體及土壤中的放射性物質分布進行系統監測與分析，展現這一技術在放射性環境污染研究中的獨特價值。20世紀90年代開始，遙感技術開始從航空遙感向衛星遙感轉型，地理信息系統與遙感技術的結合顯著提升放射性污染監測的精度和效率。進入21世紀，遙感技術在放射性污染監測中的應用日益多元化且更加精準。∝ 射線檢測技術、 γ 射線探測器以及搭載輻射傳感器的無人機等新技術逐步應用于監測。高光譜遙感技術已成為放射性污染監測的關鍵手段，而光纖傳感器與無人機技術的結合則進一步提升監測的效率和可靠性。例如，利用高光譜傳感器分析土壤中特定金屬元素的光譜響應，有助于識別重金屬污染區域及放射性物質的分布[10]

2.5噪聲監測

噪聲污染的遙感監測應用起步較晚。早在1988年，研究者就已經開始探索利用航拍遙感技術來監測城市交通噪聲污染。以西安市雁塔區為例，將遙感數據與地面實測數據進行對比，兩者具有良好的一致性[1]。此后，隨著遙感技術的不斷進步，研究者逐漸拓展應用領域。進入21世紀，利用衛星遙感監測噪聲污染的研究逐漸增多，不僅涵蓋交通噪聲，還擴展至工業噪聲及城市環境噪聲等領域。研究者結合多光譜和高分辨率數據，與聲學模型相結合，成功進行噪聲分布的空間分析和動態監測。同時，以無人機為基礎的遙感技術逐漸嶄露頭角，憑借其靈活性和高性價比，成為環境監測的新一代工具。隨著大數據和云計算技術的快速發展，噪聲污染監測的分析手段也實現升級，利用機器學習算法對遙感數據進行深度學習，能夠更準確地預測不同城市區域在不同時間段的噪聲分布。

3遙感技術在環境監測領域的優勢與局限

3.1優勢

遙感技術在環境監測領域具有諸多優勢。一是覆蓋面廣。獲取大范圍的地表信息，用于監測污染源的分布和范圍。二是高分辨率。提供高分辨率的圖像和數據，更好地反映地表污染源的特征。三是實時性。實時獲取地表信息，可以快速響應環境污染事件，并及時采取控制措施。四是非接觸式。遠距離獲取信息，不需要進入污染區域，從而避免采樣帶來的風險。

3.2 局限

遙感技術在環境監測領域的局限性也十分顯著。一是空間分辨率不足。目前，遙感數據通常只能提供區域或國家層面的信息，難以達到城市或更小尺度的精度。二是數據處理技術要求高。遙感數據量大，處理技術要求高，需要具備專業的技術和處理能力。三是傳感器特性限制。不同傳感器的特性可能影響遙感數據的準確性。四是無法替代現場監測。遙感技術可以提供大量數據，但無法完全替代人工監測，原因是其直接獲取污染物濃度等具體數據時在多領域受限，復雜大氣環境下的適應性較差。五是跨區域轉移性差。遙感研究往往局限于單一區域，缺乏跨區域的可轉移性。

4遙感技術在環境監測領域的發展方向

隨著遙感技術的不斷發展和創新，其在環境監測領域的應用前景愈加廣闊。一是智能化監測系統。遙感技術將與人工智能、機器學習和大數據分析等技術相結合，實現智能化監測，從而快速分析污染物種類和分布范圍。二是高精度濃度監測。新一代遙感技術將實現對污染物濃度的精確監測，例如，通過高分辨率的圖像和傳感器或開發新型遙感傳感器，提高監測的準確性。三是可靠性提升。遙感技術在環境監測領域的應用還需要與傳統的監測方法相結合，以最大限度提高監測結果的可靠性。四是多平臺遙感融合。將從多個平臺獲取的遙感數據進行融合，如地面氣象站、監測站、衛星和無人機等，提高數據的可信度和準確性。五是快速響應和應急處理。通過實時監測和污染事件預警系統，快速響應和處理突發污染事件，減少環境影響，并保護公共安全。

5結論

遙感技術在環境監測領域得到廣泛應用，具有覆蓋面廣、分辨率高等優勢，空間分辨率、數據處理和跨區域轉移性等成為制約環境遙感監測的關鍵，全方位、精準化、智能化已然成為其主要發展方向。未來，隨著技術研究的不斷深人，在遙感技術支持下，環境監測將會變得更加方便、快捷和準確。

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