遥感技术在环境监测中的应用

郑秀菊

摘  要：随着国家加大环境污染防治力度，环境监测作为控制和治理环境污染的重要手段，发挥着越来越重要的作用。遥感技术突破了传统环境监测手段的限制，广泛应用于水环境、大气环境、城市环境及有害气体、固体废弃物等监测领域，提高了环境监测工作效率。基于此，该文分析了遥感技术的优势，探讨了遥感技术在环境监测中的具体应用情况。

关键词：遥感技术  优势  环境监测  应用

中图分类号：U212.2   文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）01（b）-0000-00

Application of Remote Sensing Technology in Environmental Monitoring

ZHENG Xiuju

（Shandong GEO-Surveying & Mapping Institute， Jinan， Shandong Province， 250002 China）

Abstract： As the state increases the prevention and control of environmental pollution， environmental monitoring is playing an increasingly important role as an important means to control and control environmental pollution. Remote sensing technology breaks through the limitations of traditional environmental monitoring methods， is widely used in the monitoring fields of water environment， atmospheric environment， urban environment， harmful gases and solid wastes， and improves the efficiency of environmental monitoring. Based on this， this paper analyzes the advantages of remote sensing technology and discusses the specific application of remote sensing technology in environmental monitoring.

Key Words： Remote sensing technology; Advantage; Environmental monitoring; Application

坚持精准治污、科学治污、依法治污，强化多污染物协同控制和区域协同治理，必须加强环境监测与治理。而遥感技术凭借其数据客观真实、监测效率高、技术先进等特点，在环境监测领域得到了广泛应用，有力促进了环境监测工作效率的提高。

1 遥感技术概述

1.1 遥感技术的内涵

遥感技术是利用各种物体辐射、反射电磁波的固有特性的差异，对物体进行远距离识别、观测和分析的综合性技术系统的总称。遥感技术与空间技术、计算机技术等结合，建立起了由遥感仪器及信息接受、处理与分析共同组成的探测技术系统。目前，遥感技术在军事领域、地质领域、資源勘察、气象观测、城市规划等方面均有广泛应用。而在环境监测领域，由于遥感技术可以对指定区域、指定物体进行长期跟踪测量，且可快速获取环境的时空变化规律和全范围信息，在大气环境、水环境、自然资源勘察、大气污染物监测等方面得到大范围应用，成为当前有效的环境监测手段[1]。环境监测中应用的遥感技术，根据可利用的波段可分为热红外遥感技术、微波遥感技术及可见光与反身红外遥感技术。

1.2 遥感技术在环境监测中的优势

一是监测范围广。遥感技术使环境监测摆脱了以往室外人工监测的局限，可利用人造卫星、飞机、无人机等飞行器，从高空对地面进行观察与检测，可实现大范围区域的环境监测工作，大大提高了环境监测的效率。

二是获取的信息量大。遥感技术适用于地面观测的全部地形，包括人工监测难以全面调查的原始森林、沙漠、冰川、海洋等环境的监测，大幅度地提升了环境监测信息的数量。而利用现代电子光学仪器及计算机可对可见光及微波波段的监测信息获取，填补了人工监测的空白，也丰富了环境监测信息量。

三是实现了全面监测和动态监测。遥感技术能够全面获取生态环境的实时变化，并对水环境、土壤环境、大气环境等的变化进行跟踪和评价，使人们能够准确分析生态环境的整体变化情况。同时，利用遥感技术可对被监测区域进行反复拍摄、扫描，获取最新的环境动态变化资料，并与过去获得的资料进行对比和分析，建立起被监测区域的动态变化模型，甚至可以利用归一化的方法，分析被监测区域中植被、水体、大气等每项指数，为环境监测及污染防治提供精确的基础数据[2]。

2 遥感技术在环境监测中的具体应用

2.1 在水环境监测方面的应用

利用遥感技术可以实现对水环境的全面监测，通过对遥感影像的分析，获取水体的实际状况，从而为环境治理、水资源开发与利用、航运、交通等决策提供信息支持。应用遥感技术，可以获得水体的分布情况、泥沙淤积情况、有机质含量情况、污染物种类及分布情况、水体深度情况等水环境要素信息，实现对水体现状及水体污染情况的监测与评价。遥感技术在水环境监测中的具体应用主要包括以下几方面。

一是水资源总体情况监测。利用主被动微波遥感、多光谱遥感监测等方法，对河流流量进行监测，通过对数据的解析可以获得各水系干流、支流的具体分布位置、水面宽度、水体深度、水流速度等水文参数，以及枯水期、丰水期等数据。整合这些水文参数，就可绘制出河流地图，全面掌握水资源的总体情况。同时，还可以利用长期动态水资源监测数据，准确获取水资源的动态变化，为水利工程设计、水库调度、航运、水灾预测、环境保护等工作提供基础参考依据。

二是水环境污染监测。利用清洁水和污染水在卫星遥感影像上的反射光谱特征差异，通过解析遥感数据中的色彩灰度值，可以获得水环境污染的状况。清洁水的反射效率低，而污染水的反射效率较高，在遥感影像上，两者的红外图谱色感会存在较强差异。通过对水面光谱进行分析，并利用计算机进行数据处理，就可以判断水体中污染物的种类、污染程度和污染范围。再结合动态监测的数据，就可以明确污染物的来源、位置、扩散方向等。在水环境污染遥感监测方面，中国的技术发展处于领先地位。比如：中科院遥感应用研究所自主研发的水环境遥感监测系统，可以对水体营养化、悬浮固体、热污染等水质污染现象进行精确监测及判断，及时测报水污染发生的种类、范围和趋势，为水污染治理提供科学依据。以水体富营养化监测为例，利用该监测系统分析水体对太阳辐射进行反射、吸收和散射所形成的光谱特征，对比水体中氮、磷等营养物质的光谱特征，建立水体富营养化的定量遥感反演和评价模型，准确提示污染物来源、迁移方向、扩散范围及对环境的影响，指导水环境污染治理工作的开展[3]。

三是海洋环境监测。海洋是地球表面面积最大的水体，对陆地环境、大气环境具有重大影响。而陆地边缘的海洋环境则直接影响沿海区域环境。利用遥感技术可以准确分析海洋表面温度、坡度、颜色等变化，分析近海区域的实际情况，指导航运、渔业生产等工作。而高光谱遥感技术则可以准确测量出海洋赤潮、油污染、废水排放等污染发生情况，迅速确定污染源和影响范围，并通过连续监测预测污染的进一步扩散方向和速度。

2.2 在大气环境监测方面的应用

在大气环境监测中运用遥感技术，主要是调查大气环境、大气污染物和灾害性大气污染的状况，而应用最广泛的则是对大气污染源的分布、扩散条件和范围等的监测，结合地面同步监测数据，进而实现大气污染的量化评价。大气污染遥感监测主要依靠遥感卫星搭载的温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、高光谱分辨率探测仪等，对污染气体、温室气体、气溶胶等进行综合探测。遥感技术在大气环境监测中的具体应用主要包括以下几方面。

一是大气污染物监测。利用大气污染物中的微量成分的光谱特征，以及植物受污染程度所呈现出的光谱颜色变化来判断大气环境质量，主要包括大气污染源分布、污染程度、污染物扩散范围、污染影响范围的监测。比如：针对工业生产、生活燃煤、城市排放、森林火灾等产生的废气、粉尘、烟尘及其他有毒有害物质，可利用遥感影像分析污染物组分的波长范围，通过红外激光—荧光遥感器检测污染物浓度、污染源信息，为大气环境质量监测和评价提供数据支持[4]。利用卫星热红外波段数据监测秸秆、森林焚烧点，固定污染源。而针对扬尘等粗颗粒污染物的来源，可利用遥感技术监管裸地等污染物來源，指导扬尘治理工作。比如：北京市利用卫星遥感监测技术进行裸地监管，成为全国首个大范围应用遥感技术动态监管全市裸地、辅助扬尘治理的城市。

二是有害气体监测。即针对臭氧、一氧化碳、二氧化硫等痕量气体成分的监测。这些有害气体会对生物有机体及大气环境造成损害，造成酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等污染。利用遥感技术中的荧光波和强度检测，可对有毒气体的种类、浓度等数据进行定性和定量监测。同时，还可以通过对植物受有害气体污染所呈现出的光谱颜色变化，解析遥感卫星影像，从而快速获取有害气体的污染程度、影响范围[5]。

三是其他方面的监测。比如：利用卫星影像的红外通道，监测沙尘暴、大雾、霾等灾害性大气污染;利用遥感热红外波段技术监测城市热岛效应，对机动车尾气进行遥感监测等，实现大气环境的定量与定性监测。

2.3 在地面环境监测方面的应用

地面环境监测涉及的对象数量众多且种类复杂，利用遥感技术进行地面环境监测可有效降低人工监测的工作量，提高监测效率。地面环境遥感监测主要使用多光谱成像技术、光学扫描技术等，通过对不同土地覆盖类型的光谱分类，实现地面环境的大范围动态监测。遥感技术在地面环境监测中的具体应用主要包括以下几方面。

一是土壤覆盖及土壤污染监测。通过分析卫星图象中不同土地覆盖类型的光谱，可以对地面覆盖物的反射率和形状进行测定，提供丰富、动态的土地覆盖信息。在土壤污染方面，可以通过分析卫片中各种有害物质、重金属等的反射率，评价各区域土壤侵蚀的动态变化和发展趋势，为环境治理提供信息支持。

二是林草资源监测。在森林资源清查和规划调查工作中，使用遥感技术可以实现大面积的森林资源动态监测，客观、准确、快速地获取森林资源分布情况、林分变化情况及生态状况变化。而在草地资源调查中，使用遥感技术可大幅度提高草地资源的分类、定性和评估效率，提高资源调查与制图的精度，为生态建设提供科学依据。在林草及湿地等资源监测中，通过解析彩红外遥感卫片、假彩色红外卫片，获得植被长势、分布状况等信息，并提取出监测区域的微地貌、动植物群落分布等生态系统相关信息[6]。

三是固体废弃物监测。利用高光谱成像和高分辨率遥感图像解析，对比固体废弃物的解译标志，可以快速分辨废弃物种类、数量、堆放点分布及面积等情况，指导固体废弃物的科学处理，提高环境治理水平。

2.4 在城市环境、自然灾害监测等方面的应用

遥感技术在环境监测中的应用，除上述方面外，还广泛应用于城市环境、自然灾害、重大工程等方面的监测。比如：利用卫星遥感影像提示城市建设及城镇用地情况，指导土地资源合理利用及生态环境保护工作。再如：利用高分辨率遥感影像对地震、洪水等自然灾害造成的影响进行快速监测。

3 结语

综上所述，遥感技术在环境监测中的广泛应用，促进了环境监测的快速发展，提升了环境监测的全面性、精确性、及时性和客观性，为环境保护与治理提供了数据支持。在科学技术不断发展的推动下，遥感技术在环境监测中将得到更加广泛与深入的应用，推动环保事业进入新的发展阶段。

参考文献

[1]  施玲丽.浅述遥感技术在环境监测中的运用[J].能源与节能.2017（11）：102-103，152.

[2]  曹飞，穆宝慧，徐丹，等.遥感技术在环境变化监测中的应用进展[J].环境与可持续发展，2020，45（2）：96-99.

[3]  齐欢，黄小贤，杨伟光.探究遥感技术在环境监测中的应用[J].中国战略新兴产业，2017（8）：169-171.

[4]  李明明.大气环境监测中遥感技术的应用研究[J].中国新技术新产品，2020（17）：130-131.

[5]  肖萌.遥感技术在环境监测中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（16）：91.

[6]  廖章锦.湿地环境监测系统的研究与开发[D].浙江：杭州电子科技大学，2020.