環境遙感監測技術
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環境遙感監測技術范文第1篇
【關鍵詞】遙感技術；環境監測；運用
中圖分類號：X83文獻標識碼： A 文章編號：
前言
在經濟快速發展的同時，環境污染問題變得越來越嚴峻，并受到社會的廣泛關注。而環境監測是環境保護和治理的重要手段，對環境保護和治理具有重要意義，因此環境監測人員必須不斷的提高和創新環境監測技術，以及時反映出環境污染情況，為環境保護和質量提供重要依據。隨著遙感技術的快速發展及其具有的應用優勢，其在環境監測中得到了廣泛的應用，對環境進行實時監測，并為環境保護和治理提供準確的數據信息，使得環境污染得到有效的控制。
2.遙感監測技術
2.1技術類型
遙感監測技術主要是利用物體電磁波輻射或者反射效應，并物體未直接與電磁波接觸，只是對監測對象進行遠距離目測和辨識。遙感監測技術根據不同的波段可分為：熱紅外線遙感監測技術、能反射且見光紅外線遙感監測技術及微波遙感監測技術。
2.2適用范圍
隨著遙感監測技術的不斷發展和進步，其被廣泛應用于各個領域中，主要有:地質水文、海洋及氣象等監測；農業、林業、牧業及漁業等監測；城鄉規劃和設計、資源勘察、土地利用等監測。而目前，遙感技術在水環境和大氣環境及固態污染物等監測中也得到很大的應用，水環境監測包括水溫、葉綠素、水色及泥沙量等，大氣環境監測包括大氣溫度、相對濕度、有害氣體等[1]。
2.3技術特征
（1）應用范圍廣。遙感監測技術的信息采集范圍較為廣泛，小至10km高度的遙感飛機，大至1000km高度的遙感衛星，信息采集范圍十分的廣泛，能對監測對象進行全面的監測。（2）限制性較小。遙感監測技術在信息采集過程中存在的限制條件相對較少，不會受到高山或者大海的影響，能夠靈活的對監測對象進行有效的監測，并對收集信息進行準確的分析。（3）檢測速率高。遙感監測技術集信息采集、信息傳遞、信息存儲、數據整理劑數據分析等功能于一體，簡化操作工序，提高了檢測的速率。（4）采集樣式較多。在實際信息采集過程中，由于采集對象的不同，使用儀器的不同及波段的不同，其采集樣式也不同。
3.遙感監測技術在環境監測的運用
3.1遙感監測技術在大氣環境中的運用
遙感監測技術可以對大氣環境的溫度、相對濕度、有害氣體、臭氧層等進行有效的監測，對大氣環境保護起著至關重要的作用。其利用遙感技術對大氣環境進行有效的監測，并通過遙感影像來分析大氣環境主要污染源、分布規律及擴散情況，對大氣環境進行適實時監測，以為大氣環境治理提供重要的數據信息，及時制定合理的治理方案，意思降低大氣環境污染的危害性，為人們提供一個良好的大氣環境[2]。
3.2遙感監測技術在土地利用中的運用
由于土地利用變化對水環境、大氣環境、生物多樣性、土壤性質及氣候狀況等均具有直接影響，促進環境污染的發生，對經濟、環境、生態的可持續發展造成很大破壞，因此必須加強對土地利用的監測。通過遙感監測技術，對土地利用情況進行定期或者不定期的監測，監測內容主要有：監測范圍、監測區域、監測面積及土地利用前后變化情況等，為土地合理利用提供重要依據。遙感監測技術并未與監測對象進行直接的接觸，是通過遠距離的勘測，對土地利用情況進行全面的監測和控制，對土地細微變化情況進行準確的掌握，為土地合理規劃和利用作為明確的導向[3]。
3.3遙感監測技術在固態廢物污染中的運用
固態廢物污染是我國環境治理和保護的重要內容之一，主要包括生活垃圾、建筑垃圾、工業垃圾及混合性垃圾等，對環境造成嚴重的污染，因此必須對其進行有效的監測。監測人員可以通過光譜數據信息來明確固態廢物的位置、范圍、分布等情況，并利用 全球定位儀 GPS 進行空間定位，同時利用地理信息系統GIS來進行數據對比和分析，明確固態廢物變化情況，制定合理的治理措施，改善其堆放場地，減少固態廢物對環境的污染[4]。
3.4遙感監測技術在水環境中的運用
在利用遙感監測技術監測水環境時，主要是通過清潔水及污染水形成的反射光譜來完成的。一般情況下，由于清潔水反射率比較低，對光吸收性卻較強，從遙感影像上觀察時，清潔水顯示的是暗紅色的，其在紅外譜監測下更加明顯。因此，在監測水環境時，可以水體顏色、水體光譜特點作為監測依據。由于遙感監測技術應用范圍較為廣泛，可以對在水環境中監測到污染物的分布位置、排放源頭、污染范圍及污染程度等，對污染源進行有效的控制。水環境污染源有很多，從遙感監測角度來看，可分為廢水污染、石油污染及熱污染等。(1)廢水污染。廢水污染源主要包括生活廢水、工業廢水、化工廢水等，其含有大量懸浮物質，顏色與凈水顏色相差很大，在監測曲線上的波動現象較大，因此可采取多光譜圖像來監測，或者依據廢水溫度與凈水溫度存在的差異，采取熱紅外線來監測，對廢水污染來源、污染情況等進行有效的分析，為廢水污染治理提供重要依據。（2）石油污染。石油污染主要是石油在運輸的過程中，對港口、海洋等水環境造成嚴重污染，是水環境污染的重要治理對象。通過對石油污染進行遙感監測，可以明確石油污染區域、污染來源及石油含量，為石油污染治理提供重要依據。由于石油和海水光譜特性存在很大的差異，因此可以利用光譜段來對石油污染進行監測和治理。（3）熱污染。通過紅外裝置可對水體存在的熱污染進行監測，主要是因為水體受到熱污染時，會產生熱效應現象，這時紅外裝置就能依據水體產生的熱效應差異來對熱污染情況和主要來源進行監測，并利用計算機系統來進行數據分析，獲取相應的水體等溫線，對水體熱污染量進行確定[5]。
遙感監測技術與常規監測技術相比，具有監測范圍廣、檢測速率高、成本較低等優點，在環境監測中的廣泛應用，為環境監測與環境治理提供重要的依據。隨著研究人員對遙感監測技術的不斷研究和探索，光譜率高、分辨率高、多極化高等三高遙感監測技術成為現階段的主要發展趨勢。再者，隨著遙感監測技術和3s技術（全球定位儀、專家系統及地理信息系統）的有效結合，遙感監測技術監測功能和監測速率得到很大的提高，為環境監測和環境保護提供重要的技術支持。
結語
隨著遙感監測技術的發展及其具有的應用優勢，在水環境、大氣環境、固態廢物污染及土地利用等監測領域中得到廣泛的應用。通過利用遙感監測技術對環境進行有效的監測，可以明確污染范圍、污染來源及污染分布規律等數據信息，為環境污染治理提供重要的依據。環境監測是一項長期工程，需要監測人員對遙感監測技術進行更加深入的研究，提高其監測能力，以發揮其在環境監測中的重要作用。
【參考文獻】
[1]周晨.環境遙感監測技術的應用與發展[J].環境科技,2011,9(S1):89-90.
[2]楊婉平.探討環境監測技術的現狀及發展[J].民營科技,2011,12(06):67-68.
[3]王煒.環境監測中遙感技術的應用[J].現代農業科技,2011,23(22):54-55.
環境遙感監測技術范文第2篇
關鍵詞：環境；污染；遙感技術
引言
隨著我國經濟的高速發展，環境污染和生態破壞日益嚴重，突發性環境污染事故也時有發生。環境監測作為環境管理和污染控制的主要手段之一，正發揮著不可替代的作用。遙感技術是獲取環境信息的有力手段，是實現這一目的的極有效的技術。運用遙感技術監測環境污染及生態環境狀況，正確評價環境質量，尋求改善生態環境的途徑和措施，具有重要的意義。
1遙感技術概述
1.1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特點
遙感技術具有監測范圍廣、速度快、成本低、質量高，便于進行長期動態監測等優勢，還能發現用常規方法往往難以揭示的污染源及其擴散的狀態，因此遙感技術正廣泛地應用于監測水污染、大氣污染等方面.其最重要的作用是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量，快速進行污染源的定點定位、污染范圍的核定、大氣生態效應、污染物在水體、大氣中的分布、擴散等變化，從而獲得全面的綜合信息。
2環境污染遙感監測技術
遙感技術是一種利用物體反射或輻射電磁波的固有特性，遠距離不直接接觸物體而識別、測量并分析目標物性質的技術，根據所利用的波段，遙感監測技術主要分為可見光、反射紅外遙感技術、熱紅外遙感技術、微波遙感技術三種類型.當前，遙感的應用已深入到農業、林業、漁業、地理、地質、海洋、水文、氣象、環境監測、地球資源勘探、城鄉規劃、土地管理和軍事偵察等諸多領域。
3環境污染遙感監測技術的應用
3.1水環境污染遙感監測
對水體的遙感監測是以污染水與清潔水的反射光譜特征研究為基礎的，可以采用以水體光譜特性和水色為指標的遙感技術。遙感監測視野開闊，對大范圍內發生的水體擴散過程容易通覽全貌觀察出污染物的排放源、擴散方向、影響范圍及與清潔水混合稀釋的特點.從而查明污染物的來龍去脈。
3.1.1泥沙污染及水體渾濁度分析
水體中泥沙含量增加使水反射率提高.隨著水中懸浮泥沙濃度的增加及懸粒徑增加，水體反射量逐漸增加，反射峰亦隨之向長波方向移動，即紅移.又由于水體在0.93～1.13μm附近對紅外線吸收多，不適宜作懸浮泥沙濃度的判定波段.定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段應在0.65～0.85μm之間。
3.1.2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。
3.1.3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。
3.2大氣污染遙感監測
大氣遙感是利用遙感器監測大氣結構、狀態及變化。對于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜，可以通過測量大氣的吸收及輻射的光譜而從其結果中推算出來。
3.2.1有害氣體的監測
人為或自然條件下產生的SO2、氟化物等對生物肌體有毒害的氣體，通常采用間接解譯標志進行.植被受污染后對紅外線的反射能力下降，其顏色、紋理及動態標志都不同于正常的植被，如在彩紅外圖象上顏色發暗、樹木郁閉度下降、植被個體物候異常等，利用這些特點就可以間接分析污染情況.對于地面污染，例如農田遭受污染之后，作物的生長將起特殊變化，地下水的污染也會引起地面植被的變化，與正常生長區的作物有不同的光譜表現.多光譜成像儀能監測這些變化，從而圈定地面污染分布范圍，進一步對地面污染預防規劃。
3.2.2臭氧層監測由于臭氧對0.3μm以下紫外區的電磁波吸收嚴重，因此可以用紫外波段來測定臭氧層臭氧含量的變化.在2.74μm處有個吸收帶，可以用頻率為11083MHz的地面微波或用望遠鏡來測定臭氧在大氣中的垂直分布.又由于大氣中臭氧含量高則溫度高，又可以用紅外波段來探測。
4發展趨勢
遙感影像獲取技術方面，隨著高性能新型傳感器的研制開發水平的提高以及環境資源遙感對高精度遙感數據要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛星遙感影像獲取技術的總發展趨勢。雷達遙感技術具有全天候全天時影像的獲取能力以及對一些地物的穿透能力，將得到更廣泛的應用。以地球為研究對象的綜合對地觀測數據獲取系統必將是當前及今后遙感技術發展的重要方向之一。
遙感信息模型的發展方面，遙感信息機理模型的發展和拓寬，特別是不確定性遙感信息模型與人工智能決策支持系統的開發與綜合應用也將是一個重要研究和應用方向。將環境污染遙感監測技術（RS）與地理信息系統（GIS）、全球定位系統（Geographic Information System，GPS）、專家系統（Expert System，ES）技術集成，利用環境污染遙感監測集成系統，可以大大提高環境監測的科學性，合理性及智能化程度，從而大擴展環境監測的應用范圍，開發集GPS、RS、GIS、ES于一體、適合環境保護領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術，也將是今后環境遙感技術的發展趨勢。
5結束語
當前，我國環境污染遙感監測技術應依托我國的對地觀測技術和對地觀測系統的發展計劃，同時充分利用國際上資源環境衛星系統，開展廣泛的國際合作和交流，大力發展我國的環境污染遙感監測技術，并充分利用現有的環境監測網點和常規監測方法，采用遙感技術與地面監測相結合的方法，建立我國的環境污染遙感監測系統。
參考文獻
[1]李曉雪.基于遙感技術的環境監測應用分析[J].自動化與儀器儀表，2015（04）
環境遙感監測技術范文第3篇
關鍵詞：無人機；遙感技術；環境監測；研究進展
中圖分類號：X87
文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）8016602
1引言
長期以來，我國環保監測方面一直存在“門難進、臉難看、證據難找”的情況。即使環保部門勒令環境污染較為嚴重的企業進行整改，但很多企業忽視環保，仍然違規生產、頂風作案。部分企業甚至不配合環保局人員調查，拒絕甚至對環保檢查人員進行攻擊。選擇新型的環境監測技術以應對當前的嚴峻形勢，顯得非常迫切。
無人機具有快速機動、預警響應能力快的特點，可以通過車載或者地面方式從多種地域直接發射，快速到達工業生產監測區域.對污染發生位置進行實時監側，通過滑行和傘降的方式進行回收取證。無人機遙感技術在短時間內快速而且準確地獲取遙感數據的優勢，帶動了其在環境監測領域的快速發展。
2無人機遙感技術
2.1無人機簡介
無人機（UnmannedAerialVehicle，縮寫UAV）是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。根據其系統組成和飛行特點，無人機可分為滑跑滑翔型、彈射起飛滑橇降落型、手拋傘降型、旋翼直升機四大類型，其特點和應用領域見表1。
2.2無人機遙感系統
無人機遙感系統（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ）
以先進的無人駕駛飛行器為平臺，負載數字遙感設備（數碼相機、數碼攝錄機等）進行拍攝和記錄，通過遙感數據處理技術進行影像的同步傳輸，以實現對采集對象信息的實時調查與監測，且可以完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術。無人駕駛飛行器技術和通訊技術、遙感傳感器技術、GPS差分定位技術、遙測遙控技術和遙感應用技術相互結合組成的無人機遙感系統，具有自動化、智能化、專題化，可以快速獲取國土、資源、環境等的空間遙感信息（圖1）。
2.3無人機遙感技術的優勢
2.3.1作業安全、效果直接。
無人機監督執法不受空間與地形條件等各方面的干擾，可以比常規的監管執法手段更為獨立，直接取得第一手的真實情況。無人機遙感系統具備面積覆蓋、垂直或傾斜均能成像的技術能力，尤其是搭載的高精度數碼成像設備，可以實現實時回傳的視頻信號，在視頻終端清晰成像，現場情況辨識度可以精確到0.1m，能對現場環境監測指揮工作提供實時的幫助。同以往的環保現場監督檢查相比，無死角，更直接安全。
2.3.2目的明確、操作簡單
無人機遙感系統智能化和自動化水平均比較高。可以通過在系統中事先設置飛行路線來達到無人駕駛，并且在飛行中通過不斷的微細校對和調整來達到對目標的精確測量。現在的無人機遙感系統可以通過視頻系統后手柄來完成操作。
2.3.3使用成本低
目前無人機最多能加載5kg油，一次飛行任務可以到達100多個監測點，能夠在空中持續飛行16h以上。無人機體形小，耗費低，系統的保養和維修簡便，具有監測時間長、區城廣、使用成本低的優點。
3環境監測
3.1無人機遙感技術在水環境監測中的應用
由于內陸水體具有污染類型多樣、環境復雜且水域面積相對小的特點，要求數據精度非常高，目前無人機還達不到要求，因此在內陸水環境監測中的應用研究相對較少。目前水環境監測主要是借助系統搭載的多光譜成像儀生成多光譜圖像，從宏觀上觀測水質狀況，提供諸如水質富營養化、水華、水體透明度、懸浮物排污口污染狀況等信息的專題圖，直觀全面地監測地表水環境質量狀況，從而達到對水質特征污染物監視性監測的目的。國內無人機第一次應用于環保領域是在遼寧省，采用無人機遙感系統對遼河流域進行的遼河治理現狀航拍和遙感監測進展順利，可以得到分辨率為0.1 m的實景圖像數據，對這些圖像進行技術評估，可以及時掌握遼河治理重點區域的動態變化情況。
3.2無人機遙感技術在大氣環境環境監測中的應用
現在，國內無人機遙感系統在大氣環境監測方面可監測的指標主要包括臭氧、粒子濃度、溫度、濕度、NO2和壓力等。可迅速查明環境現狀具有視域廣、及時連續的特點。無人機不僅可以實現實時對大氣環境數據進行監測，還可搭載采樣器，在空中采集大氣樣品后送回實驗室進行檢測分析。
3.3無人機在生態環境監測中的應用
目前，無人機遙感技術生態環境監測方面應用主要實現方式表現為利用數碼相機或光譜類設備（如紅外攝影機、紅外掃描儀、微波輻射計等）獲取遙感影像，通過地面控制系統及數據后處理系統，實現數據拼接與處理，提取宏觀環境監測或大范圍監測指標。應用領域體現在森林資源調查、災害監測、生態環境等方面。
3.4在環境應急監測中的應用
一旦突發環境污染事件發生后，在情況危險、交通不利等不利因素下，相關應急處理人員無法到達現場，而無人機遙感系統可快速趕到污染事故所在空域，系統搭載的影像平臺可實時傳遞影像信息，立體的查看事故現場、污染物排放情況和周圍環境敏感點分布情況，監控事故進展，為環境保護決策提供準確信息。無人機遙感系統的使用，不僅保障了現場工作人員的人身安全，同時也大幅度的降低了現場環境應急工作人員的工作難度。如發生在2010年的大連新港30萬t級油輪輸油管線爆炸事件，當時原油入海造成約50 km2海域受到污染，傳統的環境監測技術無法控制。環保部在第一時間調配無人機攜帶遙感系統趕赴現場進行了“天―空―地”同步監測。無人機遙感系統在惡劣條件下多次成功完成低空飛行監測作業，提供的海面油污發展監測數據可以動態反映溢油發生發展情況，為當時的環境應急管理提供了重要技術支持。
5結語
無人機遙感技術作為一項極具潛力的環境監測技術，具有實時傳輸影像、續航時間長、系統保養維修簡便、實用成本低、覆蓋區域廣、使用用途多、機動靈活等優點，正在快速發展。目前我國正在建設“天-空-地”一體化環境監測網絡體系，并且已經在自然地質災害、大氣、內陸水體、海洋、生態預警等多個環境監測領域取得了一些研究成果。相信隨著相關技術的不斷發展成熟，無人機遙感技術將在環境監測領域發揮日益重要的作用。
參考文獻：
[1]
⑾椋林維昌.多功能環境監測無人機系統設計[J].科技視界，2016（12）：55～56.
[2]謝濤，劉銳，胡秋紅，等.基于無人機遙感技術的環境監測研究進展[J].環境科技，2013（4）：55～60，64.
環境遙感監測技術范文第4篇
由于水中懸浮物微粒或者浮游生物粒子的影響，射到水體中的太陽光會被一定程度地吸收和散射。任何地物包括水體都具有光譜反射特征，遙感就是通過水體在光譜影像上的差異來判定水體污染的變化。胡舉波等研究發現，隨著懸浮物質數量的增加，光譜衰減系數不斷增大，最容易透過的波段從0．50μm附近向紅色區移動。隨著渾濁水泥沙濃度的增大和懸浮沙粒徑的增大，入射光被散射的深度變淺，水的反射率逐漸增高，其峰值逐漸從藍光移向綠光甚至向黃色變化。Gitelson等研究證明，500～600nm波段適合用來監測水體的懸浮物，700～900nm波段的反射率對懸浮物質的濃度變化最敏感，也是遙感用來估算水體懸浮物質濃度的最佳波段。通過遙感拍攝水體的圖像，觀察圖像上波峰出現的位置區域，就能夠清楚地了解水體渾濁度的變化。
1.1城市污水的監測
城市大量排放的工業廢水和生活污水中帶有大量有機物，使水質惡化。衛星遙感技術通過水體在光譜影像上的差異來判定水體污染的變化，不僅能夠實時觀察污染物的運動特點，還可以根據水中的懸浮物作為判定指示物來追蹤污染源。韓陽等針對不同濃度的3個生活污水樣本，采用二向反射光度計的方法，測定了不同樣本在2π空間的多角度偏振反射光譜數據，建立了探測方位角、光線入射角、探測天頂角、偏振角、波段等因素與所測水體的偏振數據的關系。黃妙芬等利用2006年4月6～7日在甘肅省慶陽市境內環江、柔遠和馬蓮河實測的水體波譜數據，以及化學需氧量COD測定數據，采用Fisher判別方法，建立了基于地面實測光譜數據和適用于該研究區的水環境COD遙感識別模式。水環境COD污染遙感模式的建立為從遙感影像上快速、大面積獲取COD信息提供了一種技術手段。ChuqunChen等利用衛星數據來評估珠江水質，結合綜合污染（CPI）法，測得水體COD和養分的含量，定量分析了珠江口水污染的狀況。鞏彩蘭等提出了利用多光譜、高光譜遙感技術對水環境情況進行大面積、多時相、低成本監測和評價的新方法，并通過水樣采集、光譜測量、模型建立、圖像處理、水質反演和系統演示等實現了對黃浦江和淀山湖的水環境情況的宏觀監測和評價，并驗證了該方法的有效性。通過監測水體的反射光譜數據、光譜數據，再結合實測水體的波譜數據建立相關關系和模型，實現對水體全方位快速、準確地監測。
1.2水體熱污染的監測
廢水中懸浮物千差萬別，導致特征曲線反射峰的位置和強度也不一樣。一般采用多光譜合成圖像來監測廢水污染，也可以根據溫度的差異選擇熱紅外的方法進行調查、監測。由于熱紅外傳感器對熱源比較敏感，能夠準確、有效地探測出熱污染排放源。吳傳慶等利用多時相的TM熱紅外數據對大亞灣核電站周圍的水溫場變化進行監測，通過對信息的提取分析，有效地對核電站周圍的環境影響進行了評價。石登榮等利用多時相航空熱紅外掃描，獲取水體熱輻射場變化資料，結合數學模擬，研究上海地區感潮水體熱污染的時間和空間的動態變化，建立了相應的動態方程，數學擬合的誤差平均在±2．7％左右。說明，利用航空熱紅外掃描結合數學模式，可以較好地反映水體熱污染的動態變化。采用熱紅外遙感技術對水溫變化進行時空監測，根據影像上的熱輻射信息，能夠準確地識別熱污染的分布，較好地完成對熱污染的監測和評價。
1.3水體富營養化的監測
水體富營養化是水體接納的N、P等營養元素超過了自身的最大負荷量，造成水體中浮游植物大量繁殖，這是水質富營養化的顯著標志。遙感技術根據浮游植物中的葉綠素與可見和近紅外光之間具有特殊的陡坡效應，即葉綠素含量高的地方反射率的峰值也大的現象來監測富營養化的分布范圍，然后，從彩色紅外圖像上的顏色變化來監測富營養化的污染程度。宋瑜等結合高光譜的實驗數據，建立了基于MODIS數據對太湖水體富營養化識別的模型，實現了水富營養化遙感信息的有效提取。XiaoqinXue等采用水體富營養化狀態指數（TSI）對西安渭河水體富營養化的研究證明，使用TM遙感數據對水體富營養化的遠程監測和評估是可行的。吳傳慶等研究證明，從葉綠素a和懸浮物濃度反饋角度的遙感評價方法，可行性強，能夠充分運用遙感數據源很好地完成湖泊富營養化狀態的評價工作。遙感技術能夠多角度對水體富營養化進行監測和評價，為動態監測水體富營養化提供了有效的監測技術手段。
1.4石油污染的監測
海上或港口的石油污染是一種常見的水體污染，也是污染數量多、范圍廣、危害深的一種污染。遙感技術利用油和水對太陽輻射的反射不同，在遙感影像上表現為同物異譜和同譜異物現象來監測水體是否有油層覆蓋。張永寧等在可見光波段對不同厚度煤油、輕柴油、油和重柴油的監測中發現，油膜反射率的大小與油膜的厚度有關。趙冬至等總結了油膜在可見光近紅外波段的地物光譜特征，為識別油膜的厚度提供了參考。Palmer等利用小型的機載成像光譜儀分析了發生在英國設得蘭（Shetlands）的溢油事故，證明440～900nm是油膜提取的最有效波段。ShiL等搜集了中國東海西部2002—2005年石油泄漏的（SAR）圖像，分析了不同類型的石油泄漏量晝夜性變化和季節性變化的規律，為控制和治理大面積的石油污染提供了科學的指導。不同厚度的油膜對太陽光的反射不同，通過對水面影像上反射率的變化監測水體的油污染以及油層的覆蓋厚度，從遙感影像上觀察石油泄漏的時空分布特點和擴散規律實現對石油污染的快速準確的監測。
2遙感技術在大氣污染監測中的應用
大氣遙感是利用遙感傳感器來監測大氣結構、狀態及變化，不需要直接接觸目標而進行區域性的跟蹤測量，能夠快速地進行污染源的定點定位，從而獲得全面的綜合信息。由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜，通過選擇合適的波段來測量大氣的散射、吸收及輻射的光譜，然后，從其結果中推算出污染氣體的成分。白亮通過對幾種主要大氣污染物定量反演方法的分析，論述了定量遙感技術在福建省大氣環境監測中的應用。楊嵐簡述了大氣環境遙感監測技術的基本原理，著重闡述被動式空基遙感和主動式空基遙感在大氣環境中的應用。
2.1大氣氣溶膠的監測
氣溶膠是指懸浮在大氣中的各種液態或固態微粒，通常所指的煙、霧、塵等都是氣溶膠。在遙感圖像中工廠排放的煙霧、大規模的沙塵暴、火山噴發產生的煙柱、森林失火導致的濃煙都有清晰的影像。氣溶膠光學厚度則是氣溶膠粒子各個特性參量的綜合反映，氣溶膠光學厚度能夠反映大氣污染渾濁的程度，利用氣溶膠光學厚度反應氣溶膠的變化，方法種類多，內容也各不相同。程立剛等介紹了應用于大氣環境遙感監測的多種方法，并著重闡述了被動式空基遙感和主動式地基遙感在大氣環境遙感中的應用以及探測氣溶膠的衛星傳感器的發展歷程和特點。王耀庭等針對大氣氣溶膠性質及其衛星遙感反演的研究發現，氣溶膠光學厚度對低地表反射率比較敏感，而與太陽光的相互作用主要表現為吸收。孫娟等證明，MODIS的氣溶膠光學厚度（AOD）資料與能見度之間具有較好的相關性，利用MODIS產品來反演能見度是可行的。此外，毛節泰等對MODIS衛星遙感氣溶膠的方法與地面多波段太陽光度計的觀測法進行對比，發現二者有較好的相關性。MODIS衛星遙感能夠精確地識別每一地區氣溶膠細微的變化，利用MODIS產品來監測氣溶膠的變化，為大氣污染監測提供了非常有效的手段。
2.2有害氣體的監測
有害氣體通常指人為或自然條件下產生的二氧化硫、氟化物、乙烯、煙霧等對生物有機體有害的氣體。遙感監測有害氣體主要有2種方法，一類是根據有害氣體污染區地物反射率的發生變化、邊界模糊的情況來對有害氣體的污染情況進行估計，另一類是利用間接解譯標志－實際反演來推斷某地區大氣污染的程度和性質。魏合理等利用地面可見光（430～450m）波段的太陽光譜和大氣上界的參考太陽光譜，反演出大氣中NO2的柱總含量，得到了該地區上空NO2含量及其變化，其變化與當地環境監測站用常規法測量的NO2濃度的變化基本一致。趙春雷等選取2010年的資料制作了河北省SO2的遙感圖像，與地面監測情況基本符合，還通過光學厚度資料和地面觀測資料進行遙感效果檢驗，平均遙感監測精度達86％，基本可以滿足大范圍大氣環境動態監測的需要。白文廣開發了基于優化擬合的CH4物理反演算法，用于實際反演，與官方反演結果比較一致性較好；并首次在中國區域開展地基FTIR大氣成分遙感監測研究，用于衛星反演產品的地基驗證。對中國區域CH4時空分布特征進行監測，并給出分析結果，為政府決策提供科學依據。無論是直接觀測污染物的反射光譜還是通過間接解譯的方法，最終都是通過觀測反射率的變化來監測有害氣體的存在，為監測大氣中其他污染物提供了科學的借鑒。
2.3城市熱島效應的監測
城市熱島效應是城市中的空氣溫度高于城市周圍郊區的溫度，從而形成了從城市流向郊區的一種環流。城市熱島效應是環境遙感中經久不衰的研究課題，對城市環境而言，城市熱島也是一種大氣熱污染現象。目前，針對城市熱島的環境遙感監測是通過研究城市下墊面的熱紅外遙感進行的，通過對不同時相的遙感資料的收集，總結出城市熱島的日變化和年變化規律。XuhanQiu等提出了城市熱島比例指數（URI），可以用來定量分析近一個時期的城市熱島效應隨時間的變化。根據植被、水分和表面溫度之間的相互關系，對照目標城市，根據城郊植被的差異，選出2幅不同時期的TM（4．5．6波段）彩色合成圖像，大致定出城市熱島的范圍。Zak－sek等采用歐洲高空間分辨率SEVIRI來估算地表的溫度，再根據陸地表面溫度（LST）來分析城市熱島的日變化，結果證明，該方法可以用來分析城市熱島的日變化分析，為監測和治理城市熱島的變化提供了一種科學的方法。Gallo等用NOAA／AVHRR數據獲得歸一化植被指數（NDVI）估算城市熱島對城郊氣溫差異的影響，結果表明，植被指數和城郊氣溫差異之間存在顯著的相關性。
LinLiu等觀察香港一天的熱島效應與植被指數（NDVI）的相關性時發現，熱島效應和NDVI存在著負相關，同時表明了綠色土地可以削弱城市的熱島效應；熱島效應和歸一化差異指數（NDBI）存在著正相關，可以用于城市熱島效應案例的分析研究。遙感技術能夠從時空中分析城市熱島的變化趨勢，為監測城市熱島效應提供了科學手段。
3結論與展望
3.1結論
目前，遙感技術正從單一遙感資料的分析向多時相、多數據源（包括非遙感資料數據）的信息復合與綜合分析過渡。利用多時相監測方法對環境污染的種類進行追蹤，能夠及時、客觀、準確地反應污染物的信息，如污染源的位置、污染物的種類、擴散方向等，并能夠對大面積的環境污染通覽全貌，在環境污染監測中有巨大的技術優勢。
3.2展望
隨著各領域對遙感技術需求的提高，遙感技術仍有待于從以下幾方面加強研究。
1）實現環境遙感信息的定量化，對全球環境監測的數據進行定量分析、預測和管理。隨著RS與GIS、GPS結合越來越多地運用到環境中，而GIS的發展更需要遙感信息的定量化，實現遙感信息的定量化，才能使RS與GIS結合擁有更廣闊的應用前景。
2）發展環境遙感監測的網絡化，借助互聯網的資源共享性，將全國范圍監測數據實現網絡化及資源共享，充分利用一個最新的研究成果并促進其運用，可以節省監測時間和成本。
3）提高衛星遙感的分辨率。由于大氣中云和霧的干擾，在進行大氣校正時會產生誤差，造成誤判。高分辨率和高頻率的傳感器的建立，可以對突發性環境污染事故進行實時監測和預警，且高空間和高光譜分辨率已是衛星遙感技術的發展趨勢。
4）提高信息提取的精度和可靠性。應發展神經網絡、認知模型和影像處理系統的集成技術，目前遙感技術正朝著多時相、多光譜、多平臺、多角度、多傳感器以及多空間分辨率之間的融合技術的方向發展。
環境遙感監測技術范文第5篇
關鍵詞：遙感技術 環境科學 應用 3S一體化 發展趨勢
遙感是從遠離地面的不同工作平臺上，如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船和航天飛機等，通過傳感器對地球表面的電磁波輻射信息進行探測，然后經信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環境進行探測與監測的綜合性技術。遙感技術從遠距離采用高空鳥瞰的形式進行探測，包括多點位、多譜段、多時段和多高度的遙感影像以及多次增強的遙感信息，能提供綜合系統性、瞬時或同步性的連續區域性同步信息，在環境科學領域的應用具有很大優越性。
20世紀90年代以來，環境遙感技術應用越來越廣。從陸地的土地覆被變化，城市擴展動態監測評價，土壤侵蝕與地面水污染負荷產生量估算，生物棲息地評價和保護，工程選址以及防護林保護規劃和建設。到水域的海洋和海岸帶生態環境變遷分析，海面懸浮泥沙、葉綠素含量、黃色物質、海上溢油、赤潮以及熱污染等的發現和監測，珊瑚和紅樹林的現狀調查與變化監測，堤壩的規劃與水沙平衡分析，水下地形地遙調查以及水域初級生產率的估算。再到大氣環境遙感中的城市熱島效應分析，大氣污染范圍識別與定量評價，大氣氣溶膠污染特征參數化，全球水、氣和化學元素等的循環研究，全球環境變化以及重大自然災害的評估等，幾乎覆蓋了整個地球系統。
一、遙感技術在環境科學中的應用
1.遙感技術在水污染監測方面的應用
（1）利用紅外掃描儀監視石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高達1000萬噸，利用多光譜航片可對海面石油污染進行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像，特別是數字密度分割圖，可以更準確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區分出層次來，這有利于用航空遙感對海面油的擴散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色，往外擴散的油膜變薄，呈黃紫混在一起的顏色，再往外擴散的油膜就更薄些呈紫色。通過對污染發生后各天的氣象衛星圖像的對比分析，確定油膜的漂移方向，計算出其擴散速度和擴散面積。
（2）利用遙感技術監測水體富營養化
浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用，當水體出現富營養化時，我們就可以利用遙感技術推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復合光譜，另外有機或無機顆粒物也會吸收入射光，影響水體的透明度。
（3）通過遙感技術調查廢水污染和泥沙污染
廢水的顏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，可以用多光譜合成圖像進行監測。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大，水體反射量也會相應增加，反射峰隨之紅移，定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65～0.85微米。
（4）應用紅外掃描儀監測水體熱污染
應用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調。冷水和冰輻射能量少，呈深色調。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學技術和計算機對熱圖像作密度分割，根據少量的同步實測水溫，畫出水體等溫線。
（5）通過遙感技術分析水域的分布變化和水體沼澤化
水體總體反射率較低，選擇1.55～1.75微米波段的多時域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時域圖像上反映為水體面積縮小，從水體向邊緣有規律變化，顯示出不同程度的植被特征。
2.遙感技術在大氣環境監測方面的應用
（1）臭氧層
臭氧層位于地球上空25～30千米的平流層中，對0.3米以下紫外區的電磁波有較大吸收，可用紫外波段來測定臭氧層的變化。臭氧層在2.74毫米處也有一個吸收帶，可用頻率為11O83兆赫茲的地面微波輻射計來測定臭氧在大氣中的垂直分布。另外臭氧層會吸收太陽紫外線而升溫，可使用紅外波段來探測，如用7.75～13.3微米熱紅外探測器測定臭氧層的溫度變化，參照濃度與溫度的相關關系，推算出臭氧濃度的水平分布。
（2）大氣氣溶膠
利用遙感圖像可分析大氣氣溶膠的分布和含量，工業煙霧、火災濃煙和大規模沙塵暴在遙感圖像上都有清晰的圖像，可以直接圈定其大致范圍。利用周期性氣象衛星圖可監測沙塵運動，估計其運動速度，及時預報沙塵暴。通過衛星資料可及早發現森林火災，把災害損失降到最低。大比例圖片可用來調查城市煙囪的數量和分布，還可以通過煙囪陰影的長度來計算其大致高度。應用計算機對影像進行微密度分割，建立煙霧濃度與影像灰度值的相關關系，可測出煙霧濃度的等值線圖。
（3）有害氣體
彩紅外相片可監測有毒氣體對污染源周圍樹木和農作物的危害情況，通過植物對有害氣體的敏感性來推斷某地區大氣污染的程度和性質。一般污染較輕的地區，植被受污染的情況不宜被人察覺，但其光譜反射率卻會明顯變化，在遙感影像上表現為灰度的差異。正常生長的植物葉片能強烈反射紅外線，在彩紅外相片上色澤鮮紅明亮。受到污染的葉子，其葉綠素遭到破壞，對紅外線的反射能力下降，其彩紅外相片顏色發暗，如白蠟樹受污染后呈紫紅色，柳樹呈品紅色略帶藍灰色。
（4）氣候變化
美國、歐盟、日本和俄羅斯的地球同步軌道氣象衛星組成的靜止氣象衛星監測系統晝夜不停地觀測地球的氣候變化，得到全球范圍內的大氣參數、海洋參數、地表狀況、輻射收支和臭氧分布等信息，對全球變暖、臭氧層空洞以及厄爾尼諾現象的研究非常重要。 3.遙感技術在城市環境監測與管理中的應用
彩紅外遙感影像可監測固體廢棄物引起的生態環境變化，熱紅外遙感影像可調查工業廢水和廢氣的排放情況。城市道路寬的呈帶狀和環狀，窄的呈線狀，城市廣場一般以塊狀藍灰色與街道緊密相連于中心地帶。居民區呈灰色，高層樓房帶有寬長影，平房呈密集排列的小長方塊狀。水系呈淺藍色，綠地呈紅色。從遙感圖像上獲取這些信息，對優化城市結構有很大幫助。另外城市里的高大建筑物對太陽輻射和其他熱輻射的吸收和釋放特性跟以土地和農作物為主要下墊面的郊區有很大不同，利用熱紅外遙感對城市下墊面進行分析就可以得出城市的熱島效應。
4.應用遙感技術監控生態環境
