遥感技术在环境科学中的应用—罗时栋

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1、(北京)CHINAUNIVERSITYOFPETROLEUM环境科学专业遥感技术在环境科学中的应用学生姓名：罗时栋专业名称：环境科学学号：2012010204指导教师：周子勇完成日期：2014年5月13日遥感技术在环境科学中的应用罗时栋（中国石油大学地球科学学院环境科学12级）摘要：遥感技术集合了空间、电子、光学、计算机、生物学和地学等科学的最新成就，是现代高新技术领域的重要组成部分。自从1972年美国第一颗地球资源技术卫星发射成功并获取了大量地球表面的卫星图像后，遥感技术就开始在世界范围内迅速发展和广泛应用。遥感技术的出现揭开了人类从外层空间观测地球的序幕，为人类认识

2、国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球气候变化等提供了新的途径。关键词：遥感技术、观测地球、监测环境、研究灾害。一、遥感技术在水污染监测方面的应用在水环境监测中，不同温度、泥沙含量、藻类数量、污染程度的水体也都有不同的辐射特性，通常各种水体的特性可以通过遥感图像反映出来。污染水体具有不同于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在对特定波长的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为遥感器捕获并在遥感图像中体现出来。根据对图像的识别情况，我们就可以获得水体的水质参数或者水体污染状况。有基于此，遥感技术可以在水环境监测中得到应用。伴随着社会经济等各方面的快速发展，我国江河湖海

3、的各种水体受污染程度也不断加重，包括生活废水污染、泥沙等悬浮固体污染、石油污染、重金属污染、富营养化污染和热污染等。中国环境监测总站提供资料表明，我国水环境面临三大问题：①主要污染物排放量远远超过水环境容量；②江河湖泊普遍遭受污染；③生态用水缺乏，水环境恶化加剧。水污染的现状可以表明，我国水环境污染形势严峻，因此提高水环境监测效率的工作势在必行。传统方式的水环境监测主要是地面布点采样，然后实验室分析得出结论，这种方式由于受自然条件和时空等因素影响，具有一定的局限性。例如，在大面积水域的监测过程中，仅仅依赖于监测台站和传统监测方式，很难满足对水体污染监测所需的实时、快速、

4、宏观、准确的监测要求，从而不能全面准确地反映出水体状况。而与传统监测方式相比，遥感技术具有宏观、综合、动态和快速的特点，并且可以获取其他监测手段无法获取的信息。水环境状况的恶化和传统监测方式的不足，将促使遥感技术在水环境监测中的广泛应用。(1)水体浑浊度的监测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[1]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

5、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[2]研究证明，500～600nm波段适合用来监测水体1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。(2)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

6、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[3]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[4]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[5]研究证明，从叶绿素a和悬浮物浓度反馈角的遥感评价方法，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

7、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(3)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[6]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[7]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