遥感技术在环境污染监测中的应用

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1、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〔8〕。(4)水体热污染调查使用红外传感器,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热辐射信息,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〔2〕。(5)水体富营养化水体里浮游植物大量繁生是水质富营养化的显著标志。由于浮游植物体内含的叶

2、绿素对可见和近红外光具有特殊的“陡坡效应”,使那些浮游植物含量大的水体兼有水体和植物的反射光谱特征。随浮游植物含量的增高,其光谱曲线与绿色植物的反射光谱越近似。因此,为了调查水体中悬浮物质的数量及叶绿素含量,最好采用0.45～0.65μm附近的光谱线段。在可见光波段,反射率较低;在近红外波段,反射率明显升高,因此,在彩色红外图像上,富营养化水体呈红褐色或紫红色〔9〕。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。大气遥感器除了测量气温、水蒸汽、大气中的微量成分气体、气溶胶等的三维分布以外,还用来进行风的测量及地球辐射收支的测量等。影响大气环境质量

3、的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。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,所以,实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光,来自大气和云的散射光,来自地表的反射光,以及来自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析,从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度〔1〕。测量中所利用的电磁波的光谱范围很宽,从紫外、可见、红外等光学领域一直扩展到微波、毫米波等无线电波的领域。大气遥感器分为主动式和被动式,主动方式中有代表

4、性的遥感器是激光雷达,被动式遥感器有微波辐射计、热红外扫描仪等。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。气溶胶本身是污染物,又是许多有毒、有害物质的携带者,它的分布在一定程度上反映了大气污染的状况。对于大气污染,需定性或定量地发现大气中的有害物质,可以用可调谐激光系统作主动探测,也可用多通道辐射计探测,因为绝大部分空气污染分子的光谱都在2～20μm的红外波段、这些光谱可用作吸收或辐射测量。测定气溶胶含量可采用多通道粒子计数器,它能反映出大气中气溶胶的水平分布和垂直分布。利用遥感图像也可分析大气气溶胶的分布和含量。有害气体通常指人为或

5、自然条件下产生的二氧化硫、氟化物、光化学烟雾等对生物有机体有毒害的气体。有害气体通常不能在遥感图像上直接显示出来,只能利用间接解译标志—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。除植物的颜色以外,还可通过植物的形态、纹理和动态标志加以综合判断。对城市环境而言,城市热岛也是一种大气热污染现象。红外遥感图像能反映地物辐射温度的差异,可为研究城市热岛提供依据。根据不同时相的遥感资料,还可研究城市热岛的日变化和年变化规律。总结城市热岛与下垫面性质的相关关系,可从城市规划入手,制约那些形成城市热岛的因素,防止城市环境的进一步恶化〔2〕。对于地面污染,例如农田遭受污染

6、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,进一步对地面污染作出预防规划〔8〕。4　国内发展现状我国环境污染遥感监测技术发展和应用的主要问题有:①环境污染遥感监测系统和技术方法基本上处于起步阶段。虽然我国的遥感理论、技术和应用发展很快,但与国外相比差距甚大,在环境污染监测中的应用基本还没有开展起来,目前在全国范围内基本上没有建立起环境遥感的监测体系与系统。②对于环境监测而言,传感器的技术性能要求较高,不仅要求传感器能提供高分辨率的探测,而且要求具有全天候、全天

7、时、大范围、多谱段和灵敏度高的特点,这样才能满足环境污染动态、实时、多样的监测需求。当前所用的高分辨率传感器基本上依靠进口,在地面和飞机上测量化学成分的遥感技术还处于实249第4期　　　　　　　　　　　谭衢霖等:遥感技术在环境污染监测中的应用　　　　　　　　　　　　射计监测技术微波辐射计是一种无源微波遥感器。它接收并测量由地面目标产生的热辐射功率,以便掌握目标在微波波段的特性,区分不同目标,并推导出目标的某些参数。辐射计观测的亮度温度用瑞利—金斯辐射定律表示,通常它是地表的各种性质及途中的传播媒介的影响的复合结果。为此要从观测量中推算出特