环境遥感监测技术
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环境遥感监测技术范文第1篇
【关键词】遥感技术；环境监测；运用
中图分类号：X83文献标识码： A 文章编号：
前言
在经济快速发展的同时，环境污染问题变得越来越严峻，并受到社会的广泛关注。而环境监测是环境保护和治理的重要手段，对环境保护和治理具有重要意义，因此环境监测人员必须不断的提高和创新环境监测技术，以及时反映出环境污染情况，为环境保护和质量提供重要依据。随着遥感技术的快速发展及其具有的应用优势，其在环境监测中得到了广泛的应用，对环境进行实时监测，并为环境保护和治理提供准确的数据信息，使得环境污染得到有效的控制。
2.遥感监测技术
2.1技术类型
遥感监测技术主要是利用物体电磁波辐射或者反射效应，并物体未直接与电磁波接触，只是对监测对象进行远距离目测和辨识。遥感监测技术根据不同的波段可分为：热红外线遥感监测技术、能反射且见光红外线遥感监测技术及微波遥感监测技术。
2.2适用范围
随着遥感监测技术的不断发展和进步，其被广泛应用于各个领域中，主要有:地质水文、海洋及气象等监测；农业、林业、牧业及渔业等监测；城乡规划和设计、资源勘察、土地利用等监测。而目前，遥感技术在水环境和大气环境及固态污染物等监测中也得到很大的应用，水环境监测包括水温、叶绿素、水色及泥沙量等，大气环境监测包括大气温度、相对湿度、有害气体等[1]。
2.3技术特征
（1）应用范围广。遥感监测技术的信息采集范围较为广泛，小至10km高度的遥感飞机，大至1000km高度的遥感卫星，信息采集范围十分的广泛，能对监测对象进行全面的监测。（2）限制性较小。遥感监测技术在信息采集过程中存在的限制条件相对较少，不会受到高山或者大海的影响，能够灵活的对监测对象进行有效的监测，并对收集信息进行准确的分析。（3）检测速率高。遥感监测技术集信息采集、信息传递、信息存储、数据整理剂数据分析等功能于一体，简化操作工序，提高了检测的速率。（4）采集样式较多。在实际信息采集过程中，由于采集对象的不同，使用仪器的不同及波段的不同，其采集样式也不同。
3.遥感监测技术在环境监测的运用
3.1遥感监测技术在大气环境中的运用
遥感监测技术可以对大气环境的温度、相对湿度、有害气体、臭氧层等进行有效的监测，对大气环境保护起着至关重要的作用。其利用遥感技术对大气环境进行有效的监测，并通过遥感影像来分析大气环境主要污染源、分布规律及扩散情况，对大气环境进行适实时监测，以为大气环境治理提供重要的数据信息，及时制定合理的治理方案，意思降低大气环境污染的危害性，为人们提供一个良好的大气环境[2]。
3.2遥感监测技术在土地利用中的运用
由于土地利用变化对水环境、大气环境、生物多样性、土壤性质及气候状况等均具有直接影响，促进环境污染的发生，对经济、环境、生态的可持续发展造成很大破坏，因此必须加强对土地利用的监测。通过遥感监测技术，对土地利用情况进行定期或者不定期的监测，监测内容主要有：监测范围、监测区域、监测面积及土地利用前后变化情况等，为土地合理利用提供重要依据。遥感监测技术并未与监测对象进行直接的接触，是通过远距离的勘测，对土地利用情况进行全面的监测和控制，对土地细微变化情况进行准确的掌握，为土地合理规划和利用作为明确的导向[3]。
3.3遥感监测技术在固态废物污染中的运用
固态废物污染是我国环境治理和保护的重要内容之一，主要包括生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾及混合性垃圾等，对环境造成严重的污染，因此必须对其进行有效的监测。监测人员可以通过光谱数据信息来明确固态废物的位置、范围、分布等情况，并利用 全球定位仪 GPS 进行空间定位，同时利用地理信息系统GIS来进行数据对比和分析，明确固态废物变化情况，制定合理的治理措施，改善其堆放场地，减少固态废物对环境的污染[4]。
3.4遥感监测技术在水环境中的运用
在利用遥感监测技术监测水环境时，主要是通过清洁水及污染水形成的反射光谱来完成的。一般情况下，由于清洁水反射率比较低，对光吸收性却较强，从遥感影像上观察时，清洁水显示的是暗红色的，其在红外谱监测下更加明显。因此，在监测水环境时，可以水体颜色、水体光谱特点作为监测依据。由于遥感监测技术应用范围较为广泛，可以对在水环境中监测到污染物的分布位置、排放源头、污染范围及污染程度等，对污染源进行有效的控制。水环境污染源有很多，从遥感监测角度来看，可分为废水污染、石油污染及热污染等。(1)废水污染。废水污染源主要包括生活废水、工业废水、化工废水等，其含有大量悬浮物质，颜色与净水颜色相差很大，在监测曲线上的波动现象较大，因此可采取多光谱图像来监测，或者依据废水温度与净水温度存在的差异，采取热红外线来监测，对废水污染来源、污染情况等进行有效的分析，为废水污染治理提供重要依据。（2）石油污染。石油污染主要是石油在运输的过程中，对港口、海洋等水环境造成严重污染，是水环境污染的重要治理对象。通过对石油污染进行遥感监测，可以明确石油污染区域、污染来源及石油含量，为石油污染治理提供重要依据。由于石油和海水光谱特性存在很大的差异，因此可以利用光谱段来对石油污染进行监测和治理。（3）热污染。通过红外装置可对水体存在的热污染进行监测，主要是因为水体受到热污染时，会产生热效应现象，这时红外装置就能依据水体产生的热效应差异来对热污染情况和主要来源进行监测，并利用计算机系统来进行数据分析，获取相应的水体等温线，对水体热污染量进行确定[5]。
遥感监测技术与常规监测技术相比，具有监测范围广、检测速率高、成本较低等优点，在环境监测中的广泛应用，为环境监测与环境治理提供重要的依据。随着研究人员对遥感监测技术的不断研究和探索，光谱率高、分辨率高、多极化高等三高遥感监测技术成为现阶段的主要发展趋势。再者，随着遥感监测技术和3s技术（全球定位仪、专家系统及地理信息系统）的有效结合，遥感监测技术监测功能和监测速率得到很大的提高，为环境监测和环境保护提供重要的技术支持。
结语
随着遥感监测技术的发展及其具有的应用优势，在水环境、大气环境、固态废物污染及土地利用等监测领域中得到广泛的应用。通过利用遥感监测技术对环境进行有效的监测，可以明确污染范围、污染来源及污染分布规律等数据信息，为环境污染治理提供重要的依据。环境监测是一项长期工程，需要监测人员对遥感监测技术进行更加深入的研究，提高其监测能力，以发挥其在环境监测中的重要作用。
【参考文献】
[1]周晨.环境遥感监测技术的应用与发展[J].环境科技,2011,9(S1):89-90.
[2]杨婉平.探讨环境监测技术的现状及发展[J].民营科技,2011,12(06):67-68.
[3]王炜.环境监测中遥感技术的应用[J].现代农业科技,2011,23(22):54-55.
环境遥感监测技术范文第2篇
关键词：环境；污染；遥感技术
引言
随着我国经济的高速发展，环境污染和生态破坏日益严重，突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一，正发挥着不可替代的作用。遥感技术是获取环境信息的有力手段，是实现这一目的的极有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况，正确评价环境质量，寻求改善生态环境的途径和措施，具有重要的意义。
1遥感技术概述
1.1基本概念
遥感技术是从卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。
1.2特点
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低、质量高，便于进行长期动态监测等优势，还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态，因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等方面.其最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位、污染范围的核定、大气生态效应、污染物在水体、大气中的分布、扩散等变化，从而获得全面的综合信息。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性，远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术，根据所利用的波段，遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术、微波遥感技术三种类型.当前，遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理和军事侦察等诸多领域。
3环境污染遥感监测技术的应用
3.1水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。遥感监测视野开阔，对大范围内发生的水体扩散过程容易通览全貌观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点.从而查明污染物的来龙去脉。
3.1.1泥沙污染及水体浑浊度分析
水体中泥沙含量增加使水反射率提高.随着水中悬浮泥沙浓度的增加及悬粒径增加，水体反射量逐渐增加，反射峰亦随之向长波方向移动，即红移.又由于水体在0.93～1.13μm附近对红外线吸收多，不适宜作悬浮泥沙浓度的判定波段.定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段应在0.65～0.85μm之间。
3.1.2城市污水监测
城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，它们分解时耗去大量氧气，使污水发黑发臭，当有机物严重污染时呈漆黑色，使水体的反射率显著降低，在黑白像片上呈灰黑或黑调的条带.使用红外传感器，能根据水中含有的染料、氢氧化合物、酸类等物质的红外辐射光谱弄清楚水污染的状况.水体污染状况在彩红外像片上有很好的显示，不仅可以直接观察到污染物运移的情况，而且凭借水中泥沙悬浮物和浮游植物作为判读指示物，可追踪出污染源。
3.1.3废水污染和水体热污染调查
废水由于水色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样。废水污染一般用多光谱合成图像进行监测，有的根据温度的差异也可用热红外方法测定.热污染使用红外传感器，能根据热效应的差异有效地探测出热污染排放源，热红外扫描图像主要反映目标的信息，无论白天、黑夜，在热红外像片上排热水口的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都十分明显，水温的差异在像片上也能识别出来.利用光学技术或计算机对热图像作密度分割，根据少量同步实测水温，可正确地绘出水体的等温线.因此热红外图像能基本上反映热污染区温度的特征，达到定量解译的目的。
3.2大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。对于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱，可以通过测量大气的吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来。
3.2.1有害气体的监测
人为或自然条件下产生的SO2、氟化物等对生物肌体有毒害的气体，通常采用间接解译标志进行.植被受污染后对红外线的反射能力下降，其颜色、纹理及动态标志都不同于正常的植被，如在彩红外图象上颜色发暗、树木郁闭度下降、植被个体物候异常等，利用这些特点就可以间接分析污染情况.对于地面污染，例如农田遭受污染之后，作物的生长将起特殊变化，地下水的污染也会引起地面植被的变化，与正常生长区的作物有不同的光谱表现.多光谱成像仪能监测这些变化，从而圈定地面污染分布范围，进一步对地面污染预防规划。
3.2.2臭氧层监测由于臭氧对0.3μm以下紫外区的电磁波吸收严重，因此可以用紫外波段来测定臭氧层臭氧含量的变化.在2.74μm处有个吸收带，可以用频率为11083MHz的地面微波或用望远镜来测定臭氧在大气中的垂直分布.又由于大气中臭氧含量高则温度高，又可以用红外波段来探测。
4发展趋势
遥感影像获取技术方面，随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。雷达遥感技术具有全天候全天时影像的获取能力以及对一些地物的穿透能力，将得到更广泛的应用。以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统必将是当前及今后遥感技术发展的重要方向之一。
遥感信息模型的发展方面，遥感信息机理模型的发展和拓宽，特别是不确定性遥感信息模型与人工智能决策支持系统的开发与综合应用也将是一个重要研究和应用方向。将环境污染遥感监测技术（RS）与地理信息系统（GIS）、全球定位系统（Geographic Information System，GPS）、专家系统（Expert System，ES）技术集成，利用环境污染遥感监测集成系统，可以大大提高环境监测的科学性，合理性及智能化程度，从而大扩展环境监测的应用范围，开发集GPS、RS、GIS、ES于一体、适合环境保护领域应用的综合多功能型的遥感信息技术，也将是今后环境遥感技术的发展趋势。
5结束语
当前，我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划，同时充分利用国际上资源环境卫星系统，开展广泛的国际合作和交流，大力发展我国的环境污染遥感监测技术，并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法，采用遥感技术与地面监测相结合的方法，建立我国的环境污染遥感监测系统。
参考文献
[1]李晓雪.基于遥感技术的环境监测应用分析[J].自动化与仪器仪表，2015（04）
环境遥感监测技术范文第3篇
关键词：无人机；遥感技术；环境监测；研究进展
中图分类号：X87
文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8016602
1引言
长期以来，我国环保监测方面一直存在“门难进、脸难看、证据难找”的情况。即使环保部门勒令环境污染较为严重的企业进行整改，但很多企业忽视环保，仍然违规生产、顶风作案。部分企业甚至不配合环保局人员调查，拒绝甚至对环保检查人员进行攻击。选择新型的环境监测技术以应对当前的严峻形势，显得非常迫切。
无人机具有快速机动、预警响应能力快的特点，可以通过车载或者地面方式从多种地域直接发射，快速到达工业生产监测区域.对污染发生位置进行实时监侧，通过滑行和伞降的方式进行回收取证。无人机遥感技术在短时间内快速而且准确地获取遥感数据的优势，带动了其在环境监测领域的快速发展。
2无人机遥感技术
2.1无人机简介
无人机（UnmannedAerialVehicle，缩写UAV）是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。根据其系统组成和飞行特点，无人机可分为滑跑滑翔型、弹射起飞滑橇降落型、手抛伞降型、旋翼直升机四大类型，其特点和应用领域见表1。
2.2无人机遥感系统
无人机遥感系统（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing ）
以先进的无人驾驶飞行器为平台，负载数字遥感设备（数码相机、数码摄录机等）进行拍摄和记录，通过遥感数据处理技术进行影像的同步传输，以实现对采集对象信息的实时调查与监测，且可以完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人驾驶飞行器技术和通讯技术、遥感传感器技术、GPS差分定位技术、遥测遥控技术和遥感应用技术相互结合组成的无人机遥感系统，具有自动化、智能化、专题化，可以快速获取国土、资源、环境等的空间遥感信息（图1）。
2.3无人机遥感技术的优势
2.3.1作业安全、效果直接。
无人机监督执法不受空间与地形条件等各方面的干扰，可以比常规的监管执法手段更为独立，直接取得第一手的真实情况。无人机遥感系统具备面积覆盖、垂直或倾斜均能成像的技术能力，尤其是搭载的高精度数码成像设备，可以实现实时回传的视频信号，在视频终端清晰成像，现场情况辨识度可以精确到0.1m，能对现场环境监测指挥工作提供实时的帮助。同以往的环保现场监督检查相比，无死角，更直接安全。
2.3.2目的明确、操作简单
无人机遥感系统智能化和自动化水平均比较高。可以通过在系统中事先设置飞行路线来达到无人驾驶，并且在飞行中通过不断的微细校对和调整来达到对目标的精确测量。现在的无人机遥感系统可以通过视频系统后手柄来完成操作。
2.3.3使用成本低
目前无人机最多能加载5kg油，一次飞行任务可以到达100多个监测点，能够在空中持续飞行16h以上。无人机体形小，耗费低，系统的保养和维修简便，具有监测时间长、区城广、使用成本低的优点。
3环境监测
3.1无人机遥感技术在水环境监测中的应用
由于内陆水体具有污染类型多样、环境复杂且水域面积相对小的特点，要求数据精度非常高，目前无人机还达不到要求，因此在内陆水环境监测中的应用研究相对较少。目前水环境监测主要是借助系统搭载的多光谱成像仪生成多光谱图像，从宏观上观测水质状况，提供诸如水质富营养化、水华、水体透明度、悬浮物排污口污染状况等信息的专题图，直观全面地监测地表水环境质量状况，从而达到对水质特征污染物监视性监测的目的。国内无人机第一次应用于环保领域是在辽宁省，采用无人机遥感系统对辽河流域进行的辽河治理现状航拍和遥感监测进展顺利，可以得到分辨率为0.1 m的实景图像数据，对这些图像进行技术评估，可以及时掌握辽河治理重点区域的动态变化情况。
3.2无人机遥感技术在大气环境环境监测中的应用
现在，国内无人机遥感系统在大气环境监测方面可监测的指标主要包括臭氧、粒子浓度、温度、湿度、NO2和压力等。可迅速查明环境现状具有视域广、及时连续的特点。无人机不仅可以实现实时对大气环境数据进行监测，还可搭载采样器，在空中采集大气样品后送回实验室进行检测分析。
3.3无人机在生态环境监测中的应用
目前，无人机遥感技术生态环境监测方面应用主要实现方式表现为利用数码相机或光谱类设备（如红外摄影机、红外扫描仪、微波辐射计等）获取遥感影像，通过地面控制系统及数据后处理系统，实现数据拼接与处理，提取宏观环境监测或大范围监测指标。应用领域体现在森林资源调查、灾害监测、生态环境等方面。
3.4在环境应急监测中的应用
一旦突发环境污染事件发生后，在情况危险、交通不利等不利因素下，相关应急处理人员无法到达现场，而无人机遥感系统可快速赶到污染事故所在空域，系统搭载的影像平台可实时传递影像信息，立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况，监控事故进展，为环境保护决策提供准确信息。无人机遥感系统的使用，不仅保障了现场工作人员的人身安全，同时也大幅度的降低了现场环境应急工作人员的工作难度。如发生在2010年的大连新港30万t级油轮输油管线爆炸事件，当时原油入海造成约50 km2海域受到污染，传统的环境监测技术无法控制。环保部在第一时间调配无人机携带遥感系统赶赴现场进行了“天―空―地”同步监测。无人机遥感系统在恶劣条件下多次成功完成低空飞行监测作业，提供的海面油污发展监测数据可以动态反映溢油发生发展情况，为当时的环境应急管理提供了重要技术支持。
5结语
无人机遥感技术作为一项极具潜力的环境监测技术，具有实时传输影像、续航时间长、系统保养维修简便、实用成本低、覆盖区域广、使用用途多、机动灵活等优点，正在快速发展。目前我国正在建设“天-空-地”一体化环境监测网络体系，并且已经在自然地质灾害、大气、内陆水体、海洋、生态预警等多个环境监测领域取得了一些研究成果。相信随着相关技术的不断发展成熟，无人机遥感技术将在环境监测领域发挥日益重要的作用。
参考文献：
[1]
⑾椋林维昌.多功能环境监测无人机系统设计[J].科技视界，2016（12）：55～56.
[2]谢涛，刘锐，胡秋红，等.基于无人机遥感技术的环境监测研究进展[J].环境科技，2013（4）：55～60，64.
环境遥感监测技术范文第4篇
由于水中悬浮物微粒或者浮游生物粒子的影响，射到水体中的太阳光会被一定程度地吸收和散射。任何地物包括水体都具有光谱反射特征，遥感就是通过水体在光谱影像上的差异来判定水体污染的变化。胡举波等研究发现，随着悬浮物质数量的增加，光谱衰减系数不断增大，最容易透过的波段从0．50μm附近向红色区移动。随着浑浊水泥沙浓度的增大和悬浮沙粒径的增大，入射光被散射的深度变浅，水的反射率逐渐增高，其峰值逐渐从蓝光移向绿光甚至向黄色变化。Gitelson等研究证明，500～600nm波段适合用来监测水体的悬浮物，700～900nm波段的反射率对悬浮物质的浓度变化最敏感，也是遥感用来估算水体悬浮物质浓度的最佳波段。通过遥感拍摄水体的图像，观察图像上波峰出现的位置区域，就能够清楚地了解水体浑浊度的变化。
1.1城市污水的监测
城市大量排放的工业废水和生活污水中带有大量有机物，使水质恶化。卫星遥感技术通过水体在光谱影像上的差异来判定水体污染的变化，不仅能够实时观察污染物的运动特点，还可以根据水中的悬浮物作为判定指示物来追踪污染源。韩阳等针对不同浓度的3个生活污水样本，采用二向反射光度计的方法，测定了不同样本在2π空间的多角度偏振反射光谱数据，建立了探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等因素与所测水体的偏振数据的关系。黄妙芬等利用2006年4月6～7日在甘肃省庆阳市境内环江、柔远和马莲河实测的水体波谱数据，以及化学需氧量COD测定数据，采用Fisher判别方法，建立了基于地面实测光谱数据和适用于该研究区的水环境COD遥感识别模式。水环境COD污染遥感模式的建立为从遥感影像上快速、大面积获取COD信息提供了一种技术手段。ChuqunChen等利用卫星数据来评估珠江水质，结合综合污染（CPI）法，测得水体COD和养分的含量，定量分析了珠江口水污染的状况。巩彩兰等提出了利用多光谱、高光谱遥感技术对水环境情况进行大面积、多时相、低成本监测和评价的新方法，并通过水样采集、光谱测量、模型建立、图像处理、水质反演和系统演示等实现了对黄浦江和淀山湖的水环境情况的宏观监测和评价，并验证了该方法的有效性。通过监测水体的反射光谱数据、光谱数据，再结合实测水体的波谱数据建立相关关系和模型，实现对水体全方位快速、准确地监测。
1.2水体热污染的监测
废水中悬浮物千差万别，导致特征曲线反射峰的位置和强度也不一样。一般采用多光谱合成图像来监测废水污染，也可以根据温度的差异选择热红外的方法进行调查、监测。由于热红外传感器对热源比较敏感，能够准确、有效地探测出热污染排放源。吴传庆等利用多时相的TM热红外数据对大亚湾核电站周围的水温场变化进行监测，通过对信息的提取分析，有效地对核电站周围的环境影响进行了评价。石登荣等利用多时相航空热红外扫描，获取水体热辐射场变化资料，结合数学模拟，研究上海地区感潮水体热污染的时间和空间的动态变化，建立了相应的动态方程，数学拟合的误差平均在±2．7％左右。说明，利用航空热红外扫描结合数学模式，可以较好地反映水体热污染的动态变化。采用热红外遥感技术对水温变化进行时空监测，根据影像上的热辐射信息，能够准确地识别热污染的分布，较好地完成对热污染的监测和评价。
1.3水体富营养化的监测
水体富营养化是水体接纳的N、P等营养元素超过了自身的最大负荷量，造成水体中浮游植物大量繁殖，这是水质富营养化的显著标志。遥感技术根据浮游植物中的叶绿素与可见和近红外光之间具有特殊的陡坡效应，即叶绿素含量高的地方反射率的峰值也大的现象来监测富营养化的分布范围，然后，从彩色红外图像上的颜色变化来监测富营养化的污染程度。宋瑜等结合高光谱的实验数据，建立了基于MODIS数据对太湖水体富营养化识别的模型，实现了水富营养化遥感信息的有效提取。XiaoqinXue等采用水体富营养化状态指数（TSI）对西安渭河水体富营养化的研究证明，使用TM遥感数据对水体富营养化的远程监测和评估是可行的。吴传庆等研究证明，从叶绿素a和悬浮物浓度反馈角度的遥感评价方法，可行性强，能够充分运用遥感数据源很好地完成湖泊富营养化状态的评价工作。遥感技术能够多角度对水体富营养化进行监测和评价，为动态监测水体富营养化提供了有效的监测技术手段。
1.4石油污染的监测
海上或港口的石油污染是一种常见的水体污染，也是污染数量多、范围广、危害深的一种污染。遥感技术利用油和水对太阳辐射的反射不同，在遥感影像上表现为同物异谱和同谱异物现象来监测水体是否有油层覆盖。张永宁等在可见光波段对不同厚度煤油、轻柴油、油和重柴油的监测中发现，油膜反射率的大小与油膜的厚度有关。赵冬至等总结了油膜在可见光近红外波段的地物光谱特征，为识别油膜的厚度提供了参考。Palmer等利用小型的机载成像光谱仪分析了发生在英国设得兰（Shetlands）的溢油事故，证明440～900nm是油膜提取的最有效波段。ShiL等搜集了中国东海西部2002—2005年石油泄漏的（SAR）图像，分析了不同类型的石油泄漏量昼夜性变化和季节性变化的规律，为控制和治理大面积的石油污染提供了科学的指导。不同厚度的油膜对太阳光的反射不同，通过对水面影像上反射率的变化监测水体的油污染以及油层的覆盖厚度，从遥感影像上观察石油泄漏的时空分布特点和扩散规律实现对石油污染的快速准确的监测。
2遥感技术在大气污染监测中的应用
大气遥感是利用遥感传感器来监测大气结构、状态及变化，不需要直接接触目标而进行区域性的跟踪测量，能够快速地进行污染源的定点定位，从而获得全面的综合信息。由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱，通过选择合适的波段来测量大气的散射、吸收及辐射的光谱，然后，从其结果中推算出污染气体的成分。白亮通过对几种主要大气污染物定量反演方法的分析，论述了定量遥感技术在福建省大气环境监测中的应用。杨岚简述了大气环境遥感监测技术的基本原理，着重阐述被动式空基遥感和主动式空基遥感在大气环境中的应用。
2.1大气气溶胶的监测
气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒，通常所指的烟、雾、尘等都是气溶胶。在遥感图像中工厂排放的烟雾、大规模的沙尘暴、火山喷发产生的烟柱、森林失火导致的浓烟都有清晰的影像。气溶胶光学厚度则是气溶胶粒子各个特性参量的综合反映，气溶胶光学厚度能够反映大气污染浑浊的程度，利用气溶胶光学厚度反应气溶胶的变化，方法种类多，内容也各不相同。程立刚等介绍了应用于大气环境遥感监测的多种方法，并着重阐述了被动式空基遥感和主动式地基遥感在大气环境遥感中的应用以及探测气溶胶的卫星传感器的发展历程和特点。王耀庭等针对大气气溶胶性质及其卫星遥感反演的研究发现，气溶胶光学厚度对低地表反射率比较敏感，而与太阳光的相互作用主要表现为吸收。孙娟等证明，MODIS的气溶胶光学厚度（AOD）资料与能见度之间具有较好的相关性，利用MODIS产品来反演能见度是可行的。此外，毛节泰等对MODIS卫星遥感气溶胶的方法与地面多波段太阳光度计的观测法进行对比，发现二者有较好的相关性。MODIS卫星遥感能够精确地识别每一地区气溶胶细微的变化，利用MODIS产品来监测气溶胶的变化，为大气污染监测提供了非常有效的手段。
2.2有害气体的监测
有害气体通常指人为或自然条件下产生的二氧化硫、氟化物、乙烯、烟雾等对生物有机体有害的气体。遥感监测有害气体主要有2种方法，一类是根据有害气体污染区地物反射率的发生变化、边界模糊的情况来对有害气体的污染情况进行估计，另一类是利用间接解译标志－实际反演来推断某地区大气污染的程度和性质。魏合理等利用地面可见光（430～450m）波段的太阳光谱和大气上界的参考太阳光谱，反演出大气中NO2的柱总含量，得到了该地区上空NO2含量及其变化，其变化与当地环境监测站用常规法测量的NO2浓度的变化基本一致。赵春雷等选取2010年的资料制作了河北省SO2的遥感图像，与地面监测情况基本符合，还通过光学厚度资料和地面观测资料进行遥感效果检验，平均遥感监测精度达86％，基本可以满足大范围大气环境动态监测的需要。白文广开发了基于优化拟合的CH4物理反演算法，用于实际反演，与官方反演结果比较一致性较好；并首次在中国区域开展地基FTIR大气成分遥感监测研究，用于卫星反演产品的地基验证。对中国区域CH4时空分布特征进行监测，并给出分析结果，为政府决策提供科学依据。无论是直接观测污染物的反射光谱还是通过间接解译的方法，最终都是通过观测反射率的变化来监测有害气体的存在，为监测大气中其他污染物提供了科学的借鉴。
2.3城市热岛效应的监测
城市热岛效应是城市中的空气温度高于城市周围郊区的温度，从而形成了从城市流向郊区的一种环流。城市热岛效应是环境遥感中经久不衰的研究课题，对城市环境而言，城市热岛也是一种大气热污染现象。目前，针对城市热岛的环境遥感监测是通过研究城市下垫面的热红外遥感进行的，通过对不同时相的遥感资料的收集，总结出城市热岛的日变化和年变化规律。XuhanQiu等提出了城市热岛比例指数（URI），可以用来定量分析近一个时期的城市热岛效应随时间的变化。根据植被、水分和表面温度之间的相互关系，对照目标城市，根据城郊植被的差异，选出2幅不同时期的TM（4．5．6波段）彩色合成图像，大致定出城市热岛的范围。Zak－sek等采用欧洲高空间分辨率SEVIRI来估算地表的温度，再根据陆地表面温度（LST）来分析城市热岛的日变化，结果证明，该方法可以用来分析城市热岛的日变化分析，为监测和治理城市热岛的变化提供了一种科学的方法。Gallo等用NOAA／AVHRR数据获得归一化植被指数（NDVI）估算城市热岛对城郊气温差异的影响，结果表明，植被指数和城郊气温差异之间存在显著的相关性。
LinLiu等观察香港一天的热岛效应与植被指数（NDVI）的相关性时发现，热岛效应和NDVI存在着负相关，同时表明了绿色土地可以削弱城市的热岛效应；热岛效应和归一化差异指数（NDBI）存在着正相关，可以用于城市热岛效应案例的分析研究。遥感技术能够从时空中分析城市热岛的变化趋势，为监测城市热岛效应提供了科学手段。
3结论与展望
3.1结论
目前，遥感技术正从单一遥感资料的分析向多时相、多数据源（包括非遥感资料数据）的信息复合与综合分析过渡。利用多时相监测方法对环境污染的种类进行追踪，能够及时、客观、准确地反应污染物的信息，如污染源的位置、污染物的种类、扩散方向等，并能够对大面积的环境污染通览全貌，在环境污染监测中有巨大的技术优势。
3.2展望
随着各领域对遥感技术需求的提高，遥感技术仍有待于从以下几方面加强研究。
1）实现环境遥感信息的定量化，对全球环境监测的数据进行定量分析、预测和管理。随着RS与GIS、GPS结合越来越多地运用到环境中，而GIS的发展更需要遥感信息的定量化，实现遥感信息的定量化，才能使RS与GIS结合拥有更广阔的应用前景。
2）发展环境遥感监测的网络化，借助互联网的资源共享性，将全国范围监测数据实现网络化及资源共享，充分利用一个最新的研究成果并促进其运用，可以节省监测时间和成本。
3）提高卫星遥感的分辨率。由于大气中云和雾的干扰，在进行大气校正时会产生误差，造成误判。高分辨率和高频率的传感器的建立，可以对突发性环境污染事故进行实时监测和预警，且高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感技术的发展趋势。
4）提高信息提取的精度和可靠性。应发展神经网络、认知模型和影像处理系统的集成技术，目前遥感技术正朝着多时相、多光谱、多平台、多角度、多传感器以及多空间分辨率之间的融合技术的方向发展。
环境遥感监测技术范文第5篇
关键词：遥感技术 环境科学 应用 3S一体化 发展趋势
遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。
20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。
一、遥感技术在环境科学中的应用
1.遥感技术在水污染监测方面的应用
（1）利用红外扫描仪监视石油污染
全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。
（2）利用遥感技术监测水体富营养化
浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。
（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染
废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。
（4）应用红外扫描仪监测水体热污染
应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。
（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化
水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。
2.遥感技术在大气环境监测方面的应用
（1）臭氧层
臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。
（2）大气气溶胶
利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。
（3）有害气体
彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。
（4）气候变化
美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。 3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用
彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。
4.应用遥感技术监控生态环境
