遥感技术在水环境监测中的应用

遥感技术在水环境监测中的应用（精选8篇）

遥感技术在水环境监测中的应用 篇1

遥感技术在水环境监测中的应用

随着遥感技术的不断发展,遥感数据的时间、空间和光谱分辨 率将越来越高,生态监测的频次、监测内容和数据精度也会逐步提 高,为遥感技术在水环境监测中的应用提供了更坚固的保障。遥感技术是环境监测的重要技术手段，能够对大面积的水污染和大气污染事故进行实时监测，为制定科学、快速、准确、合理的应急方案提供技术支撑。在水环境监测中，遥感技术对水体的浑浊度、城市污水、水体热污染、水体富营养化、石油污染监测等方面都有重要作用。

首先,遥感技术对环境进行监测具有范围大和立体性特征。遥感技术对环境的监测范围较广,包括农、林、牧、水利、地矿、测绘、海洋、环境监测、灾害监测、气象、交通选线等等,并且其从空中大面积地进行宏观生态环境的研究,使其向着立体方向发展。地面点线监测的局限性和视野的阻隔由于航空相片提供的地面连续立体图像而被克服掉,对生态环境要素的研究可从整体上进行,有利于 监测大区域的生态环境及动态变化。

其次,能够获取大量的信息并且效率较高。遥感技术借助飞行工具可以获取图像和数据资料,因此,使得生态环境监测的进程得到大大的提高,这也是人们重视遥感技术的重要原因。另外,遥感 技术进行传导、接收、处理、解译和编图主要是通过电子光学仪器及电子计算机来进行,并使宏观生态环境监测工作实现了现代化。

再次,适应性强,可获取其它监测手段无法获取的信息。遥感技术之所以适应性强,主要体现在对人们无法进行常规监测、地面工作的地区进行监测,例如,原始森林、海洋生态环境的监测、高寒 山区、冰川、沙漠、沼泽、冻土的监测等。对于人们无法感觉和监测 的环境信息,可以利用遥感技术的穿透作用来进行获取,例如,穿 透植被覆盖和第四纪地层,提供一定深度范围内的环境和资源信 息。确定深部基岩裂隙地下水污染防护措施以及规划水源保护区等,可通过了解覆盖层厚度变化及下部基岩隆起、凹陷来进行,经 济而又实用。在海洋生态监测中,常常对赤藻类分布情况及近海污染进行监测。

最后,可用于动态监测。遥感技术可以取得精确的环境动态变化资料,其实现动态监测是通过周期性地对大范围的环境来进行。遥感技术实现动态监测在很多领域都是非常重要的,例如:自然环 境灾害,乱砍滥伐造成森林破坏,水体污染等检测。

遥感技术在水环境监测中的应用提供了其自身独特的优势,随着传感器技术的不断发展,为遥感技术在水环境监测中的应用提供了强大的保障。总而言之,遥感技术在水环境监测中的应用主要从以下几方面进行:(1)研究利用新型遥感数据；(2)提高水质遥 感检测精度；(3)对水质遥感检测模型空间扩展进行研究；

(4)综合 利用“ 3S”技术。

遥感技术在水环境监测中的应用 篇2

1 遥感技术在环境监测中的作用

首先, 遥感技术对环境进行监测具有范围大和立体性特征。遥感技术对环境的监测范围较广, 包括农、林、牧、水利、地矿、测绘、海洋、环境监测、灾害监测、气象、交通选线等等, 并且其从空中大面积地进行宏观生态环境的研究, 使其向着立体方向发展。地面点线监测的局限性和视野的阻隔由于航空相片提供的地面连续立体图像而被克服掉, 对生态环境要素的研究可从整体上进行, 有利于监测大区域的生态环境及动态变化。

其次, 能够获取大量的信息并且效率较高。遥感技术借助飞行工具可以获取图像和数据资料, 因此, 使得生态环境监测的进程得到大大的提高, 这也是人们重视遥感技术的重要原因。另外, 遥感技术进行传导、接收、处理、解译和编图主要是通过电子光学仪器及电子计算机来进行, 并使宏观生态环境监测工作实现了现代化。

再次, 适应性强, 可获取其它监测手段无法获取的信息。遥感技术之所以适应性强, 主要体现在对人们无法进行常规监测、地面工作的地区进行监测, 例如, 原始森林、海洋生态环境的监测、高寒山区、冰川、沙漠、沼泽、冻土的监测等。对于人们无法感觉和监测的环境信息, 可以利用遥感技术的穿透作用来进行获取, 例如, 穿透植被覆盖和第四纪地层, 提供一定深度范围内的环境和资源信息。确定深部基岩裂隙地下水污染防护措施以及规划水源保护区等, 可通过了解覆盖层厚度变化及下部基岩隆起、凹陷来进行, 经济而又实用。在海洋生态监测中, 常常对赤藻类分布情况及近海污染进行监测。

最后, 可用于动态监测。遥感技术可以取得精确的环境动态变化资料, 其实现动态监测是通过周期性地对大范围的环境来进行。遥感技术实现动态监测在很多领域都是非常重要的, 例如:自然环境灾害, 乱砍滥伐造成森林破坏, 水体污染等检测。例如:在2011年西安的世园会中, 运用城市植被覆盖度遥感监测, 利用高分辨率卫星数据反演城市植被参数, 为世园会区域提供植被覆盖度动态监测。

2 水环境遥感监测指标

一般情况下, 对水质进行监测时涉及的参数是很多的, 现阶段遥感水体环境监测还不能对所有水质参数进行定量反演, 这主要是由于现阶段由于技术的局限和对反演机理认识的模糊所造成的。但是如今遥感可监测的水质参数包括叶绿素a浓度、悬浮物含量、溶解性有机物、水体透明度、水中入射与出射光的垂直衰减系数等等。

2.1 叶绿素a

对于湖泊富营养化问题, 解决的关键就是对营养程度或叶绿素浓度进行监测, 水中叶绿素浓度是衡量水体初级生产力和富营养化作用的最基本的指标, 其也是浮游生物分布的指标, 水环境遥感监测的主要项目之一就是对藻类中的叶绿素a浓度进行监测。目前, 叶绿素a的遥感监测研究已经比较成熟, 研究表明:在440nm和670nm波长附近叶绿素a有吸收谷, 并且在550nm～570nm和681nm～715nm附近叶绿素a有明显的反射峰。在681nm～700nm处, 叶绿素a的反射峰通常被认为是由荧光效应造成的, 它是含藻类水体明显的光谱特征。正是因为叶绿素a所持有的光谱特征较稳定, 遥感反演在内陆水体中进行时, 主要采取通过其吸收谷和反射峰所在波段进行组合建立模型的方法来进行。其模型如下:

上式中, 回归系数用a1, a2来表示, 传感器不同敏感波段用R (n1) , R (n2) , R (n3) , L, R (nn) 来表示, 不同波段组合建立新变量用f (R (n1) , R (n2) , R (n3) , L, R (nn) ) 来表示。由于波段选取和组合形式不同, f (R (n1) , R (n2) , R (n3) , L, R (nn) ) 也就不同, 例如比值法、指数回归以及多元线性回归。另外, 植被指数的模型可以应用于对太湖水体遥感监测实验被运用, 其形式如式 (2) 表示:

上式中, 与 (1) 式相同, 回归系数仍然用a1, a2来表示, 而增添了一个植被指数v。

由于叶绿素a其波谱特征较为稳定, 从而使得回归方法能够获得很好的反演效果。根据特定的区域、时间和卫星影像特点来选取最佳波段, 这也是遥感反演的关键所在。

2.2 有色可溶性有机物

有色可溶性有机物 (CDOM, Colored dissolved organic matter) 又称作可溶性有机发色团, 或者粘质胶性溶解物。它是水中溶解的有机物的一种光学上可测量的成分。CDOM通常出现在水环境中主要由腐烂物质所释放的单宁酸所引起。CDOM在蓝色到紫外的短波波段有强烈的吸收光谱, 而纯水在红色的长波波段有吸收, 因此, 不含或少含CDOM的水显示出蓝色。随着CDOM的增长, 水体颜色逐渐过渡到绿色、黄绿色和褐色。Bricaud等提出适用于350nm～700nm波段范围的吸收曲线描述方程:

上式中, 波长为b时的光吸收系统用来Ay (b) 表示;参考波长用b0来表示;吸收系数曲线的指数斜率参数用s表示, 其取值一般在0.011～0.018范围内, 但是波长及研究区域位置和时间决定着s的取值;由颗粒物质散射造成的背景散射值是由k来表示。

3 结语

遥感技术在水环境监测中的应用提供了其自身独特的优势随着传感器技术的不断发展, 为遥感技术在水环境监测中的应用提供了强大的保障。总而言之, 遥感技术在水环境监测中的应用主要从以下几方面进行: (1) 研究利用新型遥感数据; (2) 提高水质遥感检测精度; (3) 对水质遥感检测模型空间扩展进行研究; (4) 综合利用“3S”技术。

参考文献

[1]秦中, 张捷, 都金康.水体污染遥感监测的可行性分析[J].长江流域资源与环境, 2004 (4) .

[2]陈文召, 李光明, 徐竟成, 等.水环境遥感监测技术的应用研究进展[J].中国环境监测, 2008 (3) .

[3]李红清.遥感技术在水环境保护中的应用初探[J].水利水电快报, 2003 (3) .

遥感技术在大气环境监测中的应用 篇3

关键词遥感技术;大气环境监测;应用

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)111-0111-01

随着我国经济快速发展的同时,大气环境问题已日益严重,严重威胁人们的健康,抑制经济的发展。对区域性的大气环境质量状况采用常规的地面监测方法进行检测,很难得到准确的结果,且还需要投入大量的人员、设备和资金。而遥感技术不仅具有速度快、成本低、监测范围广等特点,其还能进行长期的动态监测,此外,遥感技术还能将有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态发现出来。总之,遥感技术不仅能对大范围的大气环境变化和大气环境污染进行快速、动态、实时、省时省力地监测,还可以对突发性大气环境污染事件的发生、发展进行实时、快速跟踪和监测,从而就能及时采取相应的处理措施,使大气污染造成的损失大大减少。因此,遥感监测技术在大气环境管理和大气污染控制中发挥着重要的作用。

1大气环境遥感监测技术的基本原理

遥感监测就是对一段距离以外的目标物或现象通过仪器的运用来进行观测,是一种不用直接接触目标物或现象就能将所要信息收集起来,并对信息进行识别、分析、判断的高自动化的监测手段。遥感技术最突出的功能就是不需要采样就可以直接进行区域性的跟踪测量,快速定点定位污染源,核定污染范围、以及污染物在大气中的分布、扩散等,从而获得比较全面的信息。遥感监测技术主要分为3种类型,它们分别为紫外、可见光、反射红外遥感技术,热红外遥感技术和微波遥感技术。

2大气环境遥感监测技术的应用

依据遥感技术的工作方式进行划分,主动式遥感监测和被动式遥感监测是大气环境遥感监测技术的两种类型。其中,主动式遥感监测是指通过遥感探测仪器所发出的波束、次波束,与大气物质相互作用后可产生回波,通过对这种回波的检测,以实现对大气成分的探测。由于主动式大气探测仪器需要进行波束的发射和回波的接收工作,因此,该检测技术又被称为雷达工作方式;被动式遥感监测主要依靠对大气自身所发射的红外光波或微波等辐射的接收,以实现对大气成分的探测。

2.1大气环境的主动式空基遥感监测

星载或机载的微波雷达当前大气环境的主动式空基遥感的主要监测技术。主动式雷达是由发射机通过天线在很短的时间内,将一束很窄的大功率电磁波脉冲向目标物发射,然后利用同一天线对目标地物反射的回波信号进行接受后显示的一种传感器。回波信号的振幅、位相因物体的不同而不同,故在接受处理后,目标地物的方向、距离等数据可以观测出来。当前,多数国家都进行了空间雷达探测计划的制定,例如,1993年美国NASA首先利用机载的探测雷对大气中气溶胶的分布进行了监测;1998年NASN再次利用载有雷达的极轨卫星对大气中的气溶胶、水汽、臭氧等成分进行了测量;1994年Bourdon.A在希腊雅典利用机载差分吸收雷达对雅典市上空的光化学雾进行了测量,获得了一些大气污染物如SO2、NO2、O3和气溶胶等的空间分布数据。

2.2大气环境的被动式空基遥感监测

太阳直接辐射的宽带分光辐射遥感、微波辐射计遥感、多波段光度计遥感是当前大气环境的被动式地基遥感的主要监测技术。

太阳直接辐射遥感是利用日光在大气中的衰减和散射,对大气组分进行测量,其是通过对可见光的测量,来对气溶胶的反演,利用紫外线波段来对大气臭氧、二氧化碳等测量。

由于在很宽的频率范围内大气分子的吸收辐射可产生特定的谱线,且不同分子及不同的能级跃迁所产生的谱线不同,微波辐射计就是通过对这些不同的辐射频率信号的接受,来对大气组分进行反演。利用微波辐射计可将大气臭氧和氯化物测量出来,其对大气臭氧的测量精度和地基陶普生光谱仪测量精度差不多。

多波段光度计遥感是一种以太阳为光源的被动式地基遥感手段,大气中气体分子以及大气气溶胶粒子会散射和吸收自大气上界入射到地气系统的太阳辐射,在地面所接收到的太阳辐射,包含了大气中气溶胶信息,通过接收到的辐射进行测量,就可将气溶胶的信息反演出来。目前气溶胶遥感手段中最准确的方法就是利用多波段光度计遥感来测量气溶胶光学厚度,多波段光度计遥感通常被用来对卫星遥感的结果进行校验,例如毛节泰等在利用多波段光度计在对气溶胶的测量方面进行一些研究工作,如利用MODIS卫星资料对北京地区的气溶胶光学厚度进行了测量,同时与利用地面光度计对北京地区的气溶胶光学厚度进行的测量结果进行了比较,试验证明,两种方法的测量结果即精度相当,这也说明了利用卫星遥感对气溶胶的监测,是一种地基遥感监测较好的替代方法,因为它可以弥补地基遥感地面观测空间覆盖的不足,见图1。

图1卫星遥感的气溶胶光学厚度(550nm)分布

参考文献

[1]王雪梅,邓孺孺,何执谦.遥感技术在大气监测中的应用[J].中山大学学报(自然科学版),2001,6(40):95-98.

[2]冯富成,高会军.大同矿区环境污染与植被生态的遥感调研[J].中国煤田地质,1998,10:73-75.

[3]盛业华,郭达志.遥感信息在晋城矿区大气环境质量评价中的应用[J].遥感信息,1994,2:37-39.

[4]毛节泰,李成才,张军华等.MODIS卫星遥感北京地区气溶胶光学厚度及与地面光度计遥感的对比[J].应用气象学报,2002,13:127-135.

作者简介

遥感技术在水环境监测中的应用 篇4

遥感技术在作物生长监测与估产中的应用综述

概括了遥感技术在作物生长监测与估产中的应用情况;分析了目前我国在该领域中存在的.问题,针对我国作物生产的实际情况,提出一些可行的方案以使该技术得以更好地应用.

作 者：刘彦 关欣 罗珊 谢红霞 LIU Yan GUAN Xin LUO Shan XIE Hong-xia  作者单位：湖南农业大学资源环境学院,湖南,长沙,410128 刊 名：湖南农业科学  ISTIC英文刊名：HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES 年，卷(期)： “”(11) 分类号：S127 关键词：遥感技术   作物生长监测   产量估计  

遥感技术在水环境监测中的应用 篇5

1、前言

随着科学技术水平的发展和人民生活水平的提高，环境污染也在增加。人类不断的向环境排放污染物质，又没有合理有效地进行预防或是治理，导致环境问题已经越来越严重，已经严重影响到了人类的生存与发展，也对生态系统和财产造成不利。因此，利用环境分析与监测技术做到判断准确、措施有效、处置及时，最大限度地保障人类生命财产安全，减少事故对环境的污染和生态的破坏，已成为当务之急。

环境污染具体包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等。水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性污染等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。大气污染是指空气中污染物的浓度达到有害程度，以致破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人和生物造成危害的现象。噪声污染是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常工作、学习、生活的现象。放射性污染是指由于人类活动造成物料、人体、场所、环境介质表面或者内部出现超过国家标准的放射性物质或者射线。[1]

2、环境分析与监测

环境监测就是利用物理、化学和生物等手段，通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量（或污染程度）及其变化趋势的综合过程。

环境监测的过程一般为：现场调查→监测计划设计→优化布点→样品采集→运送保存→分析测试→数据处理→综合评价等。

环境监测的对象：反映环境质量变化的各种自然因素；对人类活动与环境有影响的各种人为因素；对环境造成污染危害的各种成分。

环境分析（化学）：用分析化学的方法和技术去研究环境中污染物的种类和成分，并对它们进行定性定、量分析。

3、环境分析与监测技术

监测技术有采样技术、测试技术、数据处理技术

测试技术有物理、化学技术（重量法、容量分析、仪器分析）、生物技术、高新技术 监测手段有化学分析(酸碱, 氧化还原, 络合, 沉淀滴定和重量法)；仪器分析：光谱分析（分子光谱，原子光谱；吸收光谱，发射光谱）、电分析（电位分析，极谱分析，电解分析）、色谱分析（气相色谱GC，液相色谱HPLC）、质谱；仪器联用技术(GC-AAS, GC-MS, HPLC-MS, ICP-MS)；在线（传感器）监测系统；遥感遥测[2]

4、环境污染事故与处理

4.1太湖蓝藻暴发事件

4.1.1内容：2007年5月份以来，太湖蓝藻提前暴发，水体变色发臭。5月28日前后，居民用水开始感觉到明显异味，其后，情况愈加严重，居民家中的自来水腥臭难闻，不仅无法正不仅无法正常饮用，甚至洗衣、洗澡等都成问题。目前已进入夏季，这场突如其来的水危机给城区100多万居民的生活带来了影响。引起此事件的原因在于水体的富营养化，蓝藻一到夏季就会大量繁殖，水面形成一层蓝绿色且有腥臭味的浮沫，引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类死亡。[3] 随着太湖水体富营养化的加剧, 蓝藻水华成为太湖重大的水环境问题, 对蓝藻水华暴发机理的研究也逐渐成为热点。

4.1.2 设定监测站点

在1996 年监测之初, 共布设监测点23 个, 试运行1a 后, 考虑到采样点的代表性和分布的均匀性, 并根据浮游植物在不同生态条件下的生长习性和组成变化, 将监测点增加至26 个。近年来, 随着流域水资源管理与保护要求的不断提高, 对监测方案进行了多次优化调整, 至2008 年, 太湖省界湖泊水体监测站点增加到33 个。

4.1.3监测项目

监测项目包括: 藻类数量、生物量、优势种群。藻类种群包括蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻、甲藻、黄藻、金藻等门类。2008 年之前隐藻门的数量一并计入甲藻门, 从2008 年4 月开始, 隐藻门为独立门类统计,与甲藻门分开计数。

4.1.4监测方法

a.现场采样。用GPS 或固定参照物定位采样点, 观察采样点周边水面和表层水藻类分布, 采集代表采样点周边平均浓度的水样。每一个采样点采水1 000mL, 采得水样后立即加入10~ 15mL 鲁哥氏液固定。

b.室内分析。样品处理: 水样在1 000mL 圆柱形沉淀器中沉淀24h 后用虹吸管小心抽出上面不含藻类的清液, 剩下30~ 50mL 沉淀物转入50mL 的定量瓶中, 该沉淀物需再沉淀24 h 后正确浓缩至30mL。一般情况下, 浓缩的体积视浮游植物的多少而定, 浓缩的标准以每个视野里有十几个藻类为宜。镜检计数: 浓缩样品混匀后, 取0.1mL 于计数框, 用显微镜观察100 个视野, 每片计数视野不少于25个, 每个样至少计数两片, 当两片的计数结果和平均数之差超过其平均数的 15% 时, 增加计数的片数,取相近二数之差不超过均数 15% 的两片结果的平均值作为计算结果。

4.1.5 监测频次

在1996 年5 月至1997 年11 月期间, 藻类监测频次为每2 月1 次, 从1998 年1 月起调整为每月上旬进行1 次, 水量水质同步, 并保持至2010 年12 月31 日。[4] 4.2 11年日本核泄漏危机

4.2.1内容：2011年3月11日本发生9级强震，福岛第一核电站冷却系统失灵，3月12日起1号—4号机组相继发生爆炸，5、6号机组乏燃料池升温，导致放射性物质泄漏。日本政府于3月12日首次确认福岛核电站出现泄漏，大批居民被疏散。3月23日起，芬兰、瑞典、美国等许多国家均检测到极微量的放射性131I。自3月26日起，我国陆续在黑龙江、江苏等31个省(市、区)的部分地区空气中监测到来自日本核事故释放出的极微量人工放射性核素131I、137Cs和134Cs。

在日本核泄漏期间，江苏省辐射环境监测管理站对南京地区空气中气溶胶开展了超大流量快速采样，利用高纯锗γ谱仪对采集到的气溶胶样品进行放射性核素识别和浓度分析。[5] 4.2.2 放射性气溶胶的采集

用HRHA01－SFS1000/A型超大流量自动气溶胶采样器进行大气连续采样，每隔24 h更换一次滤膜。所采集的气溶胶粒子的空气动力学直径小于100μm，采样流量为600 m 3/h，滤膜为醋酸纤维，大小470 mm×572 mm。南京地区共采集75个气溶胶滤膜样品，每个样品的采样量约为14 000 m3。

4.2.3测量方法

将采集到的气溶胶滤纸装入样品盒，置于HPGeγ谱仪上测量，利用能谱分析软件对测量的γ谱数据进行解谱分析，即可得出γ核素的组成及相应的活度，再对有关参数进行修正，计算出微粒态放射性γ核素在空气中的浓度。[6]

5、我国环境监测与分析技术的展望

目前，我国环境监测工作主要是通过应用一些比较先进的技术来展开实施工作的。但是，由于我国生产制造各种环境监测仪器的企业多为中小型企业，仪器产品的质量基本上是处于中、抵挡水准，对于我国环境监测工作的发展是远远不能满足的。监测仪器主要体现出来的问题如下：仪器生产技术水平不高，重复生产状况严重，厂家生产规模效益不稳定；产品质量保证不足，性能差，使用寿命期限短，容易出现故障；国家投资研发的产品支持力不足，不能在适应环境监测市场需求方面得到广泛的提高等。

关于我国环境监测技术应用的发展之路在于目前高速发展的高科技，其未来发展的趋势必定是朝着高自动化、高智能化和高网络化为主的监测技术方向发展。以往我国的相关环境监测技术运用主要是以人工采用和实验室分析为主，作业效率和精准度不高一直都是难以被解决的问题。就当前我国环境污染情况的严峻形势看，环境监测工作急需通过应用更为先进的技术，以改善项目环境监测工作的质量问题。在这样的背景下，3s技术的推广应用可谓应运而生。

我国在大力发展并应用“3s”技术以来，环境监测工作也将逐步走上高自动、高智能和高网络一体化的道路。对于今后我国环境监测工作的再展望，也将把眼光放在由劳动密集型向技术密集型方向发展方面，极力综合其他领域的技术，提高发展的步伐。[7]

6、保护环境，从小做起

作为地球上的人类，我们每一个人都有责任和义务来保护地球的环境，只有地球的环境得以保护，我们才可以拥有继续赖以生存的地方。

生活中，很多的小细节都可以对环境作出贡献，比如节约用水用电，不乱扔垃圾，不制造噪音，少使用塑料袋，用无鳞洗衣粉等等，如果每一个人都能稍微留心，我相信地球会变得更加美好。

7、参考文献

[1]水环境监测与评价；肖长来 梁秀娟 清华大学出版社 2008年9月 [2] 环境分析与监测；http:// [3] 太湖蓝藻爆发无锡水危机；给水排水动态, Water & Wastewater Information,2007年 04期

[4]太湖蓝藻监测及暴发情况分析；顾苏莉, 陈 方, 孙将陵；水资源保护；第27 卷第3 期 2011 年5 月

[5] 日本核泄漏牵动全球；现代工业经济和信息化；2011/05 [6]日本核泄漏期间南京地区空气中放射性气溶胶的监测和评价，周程;张起虹;蒋云平;孙恋君;王利华;环境监测管理与技术, 2011年 05期

遥感技术在地籍测绘中的应用论文 篇6

遥感技术在地籍测绘中的应用论文【1】

【摘要】随着科学技术以及计算机技术不断地发展以及进步，在地籍测绘工作中，对于遥感技术的使用已经越来越成熟。

自遥感技术被开发应用以来，得到了广泛的推广以及实际应用，作为现代化技术中具有代表性的一种，其在建设、水利、规划以及农业等各个领域发挥了不俗的能力。

【关键词】遥感技术 地籍测绘 应用

引言：遥感，就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，同时从里面获得有关信息，经过有关记录、传送、分析和判读来识别地物。

遥感由空基系统、地基系统和研究技术支持系统组成。

遥感技术是一门实用的，先进的空间探测技术，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

测绘工作，特别是基础测绘是国民经济和社会发展不可缺少的一项基础性、前期性和公益性工作。

遥感技术应用于基础测绘，可以高速度、高质量的测绘地图。

一、遥感技术的特点

遥感技术具有获取数据资料范围大、获取信息的速度快，周期短、获取信息受条件限制少、获取信息的手段多，信息量大等特点。

航空遥感具有技术成熟、成像比例尺大、地面分辨率高、适于大面积地形测绘和小面积详查以及不需要复杂的地面处理设备等优点。

缺点是飞行高度、续航能力、姿态控制、全天候作业能力以及大范围的动态监测能力较差。

但作为一种探测和研究地球资源与环境的手段，仍是方兴未艾、不可取代的。

二、遥感技术应用时的流程

动态的遥感技术在进行应用的时候，流程一般是选取数据、对数据进行处理、对发生变化的信息进行提取和对检测的精度进行评定。

1、选取数据

现在遥感技术选取数据一般是通过卫星。

在检测的时候应该和相关的土地利用图进行结合，并且进行对比，在检测的时候把一些生态、人文等指标加入材料中去，从而不断提高获取信息的精度。

若是要求精度特别高的时候，还有必要将GPS 获取的影像资料补充进来。

2、对数据进行处理

感技术直接获取到的一些数据是无法进行直接识别的，必须经过计算机技术的转化，才能进行识别，并且还要对数据进行一定的修正，提高信息的精确度。

3、对发生变化的信息进行提取

所谓的变化信息便是新发生变化的地理信息，对变化信息进行提取是地籍测绘的过程中遥感技术非常重要的应用。

通过时间先后，来进行变化信息量的获取，并且根据时间变化对未来进行一定预测，以备参考的时候使用。

4、对检测的精度进行评定

精度在某种程度上决定了遥感技术的质量，通过对于数据的分析和记录，便能够获取信息的真实精确度。

三、在测绘工作中遥感技术的应用

1、在专题图制作过程中的应用

所谓遥感专题地图的制作即在计算机制图的环境下利用遥感资料编制出各类专题地图，这是遥感信息在地理研究和测绘制图中的重要应用之一。

(1)制图比例尺以及空间分辨率的选择

空间分辨率也就是地面分辨率，是指遥感仪器所能分辨出的最小目标的实际尺寸，也就是遥感图像上面一个像元相对应的地面范围的大小。

因为遥感制图是利用遥感的图像来提取专题的制图信息，所以在选择图像空间分辨率时一定要考虑到下面两个因素：一是解译目标最小尺寸，二是地图成图比例尺。

空间不同规模的制图对象的识别，在遥感图像的空间分辨率方面都有一定的要求。

地图比例尺与遥感图像的空间分辨率有着密切的关系。

所以进行普通地图的修测更新和遥感专题制图时，对不同平台的图像信息源，应该结合研究宗旨、精度、成图比例尺和用途等要求，进行分析选用，以达到经济、实用的效果。

(2)波段以及波普分辨率的选择

在进行波普分辨率选择的时候，必须注意波段的选择。

波段的数目、波段的宽度以及波段的长度都能决定波普分辨率。

(3)时间分辨率和时相。

由于时间分辨率在遥感图像中的差别比较大，所以制图的时候，必须充分的了解其变化的周期，找出最能够揭示其本质的最佳时相。

2、在地籍测绘过程中的应用

(1)动态监测

随着遥感技术和计算机的发展、进步，日趋成熟的动态监测应用已融入地籍测绘中，例如遥感技术与地理信息系统结合，以及GPS定位技术等，给土地测绘带来了诸多的`方便。

在地籍测绘中应用遥感技术，最直接便捷的一点就是动态监测。

动态监测也就是应用遥感技术，对土地调查和动态、土地的变更进行监测。

在地籍测绘中，动态遥感监测技术是对土地的利用率和相关调查的资料，通过图形以及数字等难识别的对象为基础，利用计算机的相关技术，对难以识别的信息进行相关处理，变成可识别的图像和文字，从而记录相关的数据信息，合理的确定监测周期，以便对土地利用的变化情况进行全新的监测，各个时期的数据进行对比，从而得出最优。

技术上的进步给人们带来了越来越多的便利，随着计算机图像处理技术的成熟以及完善，动态监测技术应用于地籍测绘，在将来一定会越来越方便。

(2)遥感技术

在地籍测绘中，动态遥感监测技术的应用，一般通过以下流程来运作：数据的选取、处理、变化信息的提取和监测精度的评定。

①数据的选取，大家都知道地籍管理具备连续性、高精度性以及综合性等特征，目前的遥感技术对数据的选取，一般通过法国和美国的Landsat?TM、SPOT两种卫星数据来实现。

然而监测的精度一直以来都是遥感技术最关键的部分，为了提高精度需要，有时必须结合相关土地利用图，来作为监测的对比，并将生态、人文等相关指标列入地籍测绘资料中。

当精度的要求特别高时，必须借助GPS等高分辨率卫星影像当作补充资料。

②变化信息的提取，所谓变化信息，即在固定的时间段、土地的相关资料产生变化的相关量的大小来提取变化信息，这是遥感技术在地籍测绘中最为重要的应用，通过时间差来计算不同时间段的变化信息量，从而来预计出土地未来的变化规律，为今后的整体规划提供一定的参考。

(3) GPS RTK的勘测定界

在现在的土地勘测中，首先采用遥感影像上粗略标注勘界的位置，然后再到野外进行GPS-RTK测量。

建设用地中的土地勘测定界是实地的确定土地使用的界线范围，量测使用界线范围内各类土地面积并计算用地面积，测定界桩的位置等测绘技术工作，它不仅给各级政府的国管部门审批地籍管理、土地提供可靠依据而且提供了基础资料。

建设用地勘测定界的工作顺序为，审查用地文件DD现场的勘测DD图上的红线设计DD实地的放样DD审核测量DD面积测量与计算DD绘制建设用的地界图DD填绘建设用的地管理图DD资料的整理DD建档，经反复实地的勘测、图上的设计、权属的调查后制定出放样的数据。

利用GPS RTK技术勘测定界放样，能够避免关系距离法和解析法放样等放样方法复杂性，也简化了在建设用地勘测定界的工作工程，特别是对铁路、公路、输电线路、河道等线性工程以及特大型工程的放样尤为实用。

其是遥感与摄影测量科学的前沿内容。

结语：地籍测绘工作繁杂，在进行实际工作中，必须通过对高科技技术的运用才能有效地完成相应的工作，遥感技术的开发以及研究，给地籍测绘工作带来了极大的便利，并且随着科学技术不断地发展以及进步，遥感技术也将更加成熟。

遥感技术在水环境监测中的应用 篇7

1遥感技术

1.1遥感技术的原理

远距离不直接接触物体的遥感技术也可以识别、测量并分析目标物质,它利用的是物体反射或辐射电磁波的固有特性。遥感技术的分类方式有按遥感平台分类和按传感器的探测波段分类两种:其中遥感平台包括航空遥感(分为气象卫星遥感和陆地卫星遥感)、航宇遥感、地面遥感、航天遥感。传感器的探测波段包括多波段遥感、微波遥感(1mm～10m)、红外遥感(0.76～1000um)、可见光遥感(0.38～0.76um)、紫外遥感(0.05～0.38um)。

与光学遥感相比较,微波遥感对地球覆盖层的穿透能力较红外波段强,其特点是能全天时和全天候观测、含有幅度、特征信号丰富、极化和相位,其中全天时和全天候观测能力是光学遥感不具备的。在不同的环境监测领域可使用不同的遥感监测技术[3]。

1.2遥感监测技术的应用

遥感如今已深入到多种领域的应用中,如渔业、农业、林业、地质、地理、海洋、气象、水文、城乡规划、环境监测、地球资源勘探、军事侦察、土地管理、室内测量、海洋、陆地、大气信息的采集以至全球范围的环境变化。遥感方法的选择应具有针对性。可采用近红外、可见光遥感技术监测温室效应、大气污染、固体废弃物污染和水质污染等;热红外遥感技术则通常用来监测大范围地表的温度状况;要想获得某一地区的夜间资料或云雨较多地区的资料、或者某些目标隐藏在林下、埋藏于地下则宜选用微波遥感,因为从波长来分析,与红外波相比,微波的波长要长得多,所以微波的散射较小,减少了在大气中的衰减,云、烟、雾、雨对其基本上没有限制。

2遥感技术在环境污染监测中的应用

2.1水环境污染监测领域

污染水与清洁水的反射光谱特征研究是水体遥感监测的基础。总的来说,清洁水吸收光的性能较强,这是因为清洁水具有较低的反射率。故水体在一般遥感影像上表现为暗色色调。可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术进行水质监测。在污染物种类繁多的江河湖海各种水体中,通常将其分为热污染、富营养化、海洋石油污染和固体漂浮物等几种类型,以方便使用遥感方法对各种水污染物进行研究。

在富营养化的水体中,其程度可通过叶绿素浓度来反映,浮游生物迅速繁殖,水体兼有植物和水两种光谱特征,光谱曲线随浮游植物的含量的升高越近似于绿色植物的反射光谱。叶绿素主要吸收红光、蓝光而反射绿光。在可见光波段0.44Lm(蓝光)和0.65Lm(红光)处有两个吸收带,但在0.55Lm(绿光)附近有反射率为10%～20%的一个波峰。一般采用0.45～0.65Lm附近的光谱线段调查水体中悬浮物质的数量及叶绿素含量[4]。

海洋环境恶化的重要原因是海洋石油污染和向海洋倾倒废弃物。每年全球超过一千多万吨的石油及其制品排入海洋,这对海洋生态来说是严重的灾难。此外,附近大量的农田化学肥料、城市生活废水和工业污水也随河流汇入海洋,扩大了海洋污染范围,恶化了生态环境,使环境质量下降。应用海洋遥感卫星可以为海洋环保部门提供必需的资料和数据,因为遥感能大范围搜索石油污染和化学污染并估算污染的范围及其扩散情况,从而为海洋环保部门提供了必需的数据和资料[5]。

在对水体热污染监测中,热红外图像能定量解译并反映热污染区的温度特征。在热红外波段,由于水体的热容量大,特征明显,其遥感影像辐射低,色调暗。热红外波段影像可以识别与周围水体有显著温差的热污染水体。

2.2大气污染监测领域

利用气象卫星,大气遥感可以定期监测大气温度及水蒸汽垂直分布情况。通常不可能用遥感手段直接识别的物理量如气溶胶含量和各种有害气体是影响大气环境质量的主要因素。有些微量气体分子的辐射和吸收光谱是固定的,如二氧化碳、水汽、甲烷、臭氧等。所以可反演推算大气的吸收、辐射及散射光谱[6]。通过遥感图像可以直接分析出大气气溶胶的分布和光学厚度,而大气污染的程度和性质只能利用间接解译标志来推断,这是因为有害气体通常不能在遥感图像上直接显示出来。

用雾、霾和沙尘天气的遥感目视解译作为例子。遥感信息的传输规律和介质的特性密切相关,雾、霾、沙尘的物理特性决定了其辐射传输特性,在传感器的各通道上,他们具有出不同的波谱特性,所以要想监测雾、霾、沙尘的特性,我们首先应该了解他们在物理性质上差异,并且清楚波谱特性受物理特性的影响情况,然后再选择选择合适的遥感通道。

雾的粒子由水滴或冰晶组成,它具有较大的粒子尺度和充足的水汽含量,已经达到了饱和状态,这主要是因为雾是由靠近地面的水汽凝结或凝华形成的。因为液态水或冰晶组成的雾的散射基本上不受波长的影响,所以在遥感图像上雾主要是乳白色或青白色,它具有显著的日变化和明显的雾区与晴空区的界限。霾主要由各种污染物组成,如大量极细的尘、硫酸盐、硝酸盐、碳氢化合物等,细粒子气溶胶污染是霾天气的本质。霾是非水溶性的,这是由于干粒子的存在使得水汽含量不能达到饱和状态,由上述多种污染物形成的霾,包含大量的散射波长较长的光,所以在遥感图像上霾主要是黄色或灰色,与雾相比,没有明显的日变化和显著的与晴空区的界限。刮大风时,地面的各种沙尘物质被风卷起,从而形成了沙尘天气,黄土高原、蒙古高原、西部沙漠、沙化农田以及中亚沙漠是导致中国沙尘性天气形成的主要沙尘来源,因此分布尺度跨度大的一些粒子比如粘土、硅酸铝、石英等是决定沙尘质的主要物质。由于沙尘天气主要发生在水汽含量非常小、饱和状态非常低的沙漠及附近的半干旱地区,所以沙尘粒子一般具有较长的散射波长,在遥感图像上主要是黄色或深黄色。

大气卫星都携有探测大气反射、辐射的红外通道,这使得气象卫星能够对雾霾类天气进行监测。通过这些探测,土壤、植被、水体等下垫面对太阳辐射的反射辐射和自身的发射辐射都能被遥感到。

2.3地面污染和土地利用发展监测领域

在污染区的作物与正常生长区的作物相比,其生长会发生特殊的变化从而具有不同的光谱表现并可利用间接解译来确定地面污染。我们可以定期地监测地面的情况得知土地利用方式的变化,从而使资源管理更加便利。由于人工建筑物的形状和规则反射率较高使得其特别容易测定[7]。因此在城市规划中,通过遥感图像,各类普遍问题如都市扩大的速度和规模等和各类特殊问题如隔热不佳的建筑物的热损失等都能被准确地跟踪并解决。此外,森林砍伐和牧场开垦的速度和规模也可以用遥感来监视[8]。

以城市热岛效应为例,由于工业的发展,某些企业成为热污染源,使得城市市中心的温度大都高于郊区。地物的辐射温度,如NOAA气象卫星AVHRR的第4、5通道、Landsat-TM的第6波段,先用热红外遥感测定,然后推算出地表温度,进而热源就能根据热效应的差异而有效地被探测出。要想详细反映热污染在该城市的分布状况,分析人口密度、城市布局、建筑物类型等受城市温度和其他热能消耗的影响,分析城市热岛的时空分布、热岛成因、热岛强度等特征,首先利用光学技术或计算机对热图像进行密度分割,然后对比几个同步的实测温度,画出准确的城市等温线[9,10]。

3国内发展现状和展望

目前,遥感技术在中国的应用较少,大部分的遥感图像仍需要从外国购买。此外,中国的遥感图像分析,现在只能达到定性阶段或初步的定量阶段,由于现在我国的国家环境遥感系统平台不完善,不能共同享有各地的环境遥感数据和其它成果,遥感监测技术发展迟缓。中国虽是后来者,但是现在遥感技术发展迅速,在环境监测领域逐步受到重视,应用也更加广泛,我国在这些方面也体现出了优势。我国通过遥感技术对环境进行监测,重视遥感技术与GIS和GPS系统的集成是其中一个最主要的特点。当前国内的遥感技术主要应用在监测机动车排气,小城镇环境,大河流域水质,矿区环境污染,各地区生态环境,内陆湖泊水质,森林火灾、海洋赤潮和沙尘暴等领域。

随着不断发展的遥感技术,以及国产卫星数据质量的逐步提高,其在环境监测领域的发展非常迅速,前景广阔。通过强化3S技术和遥感定量监测与GIS集成分析信息的系统建立,管理、查询、分析遥感动态监测数据以及实时监测和预警突发性环境污染事故等功能将会最终实现。

参考文献

[1]谭衢霖,邵芸.遥感技术在环境污染监测中的应用[J].遥感技术与应用,2000,15(4):246-251.

[2]王桥,杨一鹏,黄家柱,等.环境遥感[M].北京:科学出版社,2005.

[3]孙家柄,舒宁,等.遥感原理方法和应用[M].北京:测绘出版社,2003:411-417.

[4]刘谓承,贺磊.水体富营养化研究中遥感技术的应用[J].科学,2014,66(5):47-50.

[5]胡佳臣,王迪峰.基于遥感的海洋溢油监测方法[J].环境保护科学,2014(1):68-73.

[6]徐静茹.遥感技术在大气环境监测中的应用研究[J].资源节约与环保,2014(4):97.

[7]韩燕,崔玉民.浅谈遥感技术在环境监测中的应用[J].阜阳师范学院学报(自然科学版),2007(1):42-45.

[8]屈冉,王昌佐,刘慧明,等.缅甸与我国接壤地区森林砍伐遥感监测分析[J].环境与可持续发展,2012(5):98-102.

[9]刘金梅,代爱妮.遥感影像在城市热岛效应研究中的应用[J].青岛农业大学学报(自然科学版),2014(3):232-234.

遥感技术在水环境监测中的应用 篇8

【关键词】遥感FTIR；新发展；大气环境监测

随着我们国家经济社会的不断发展，大气环境的污染程度变得越来越严重，尤其是一些具有挥发性物质的污染，不仅严重影响了我们赖以生存的大气环境，还极大程度的危害着我们的身体健康，因此，无论是我们个人还是我们的国家都需要对其引起高度重视，采取一切措施对其实施科学的监测和治理。在对大气环境实施监测过程中，作为主要且科学有效的监测技术，遥感FTIR具有高度的分辨率以及灵敏度，可以在不知道被测对象的前提下进行多组分的同时测定，受到环境监测部门的广泛应用。

一、遥感FTIR的概念描述

通常情况下，环境监测部门采用的是定点取样法对大气的环境状况进行监测，然而，在定点取样法进行观测过程中，得到的观测数据只能单纯地反映较小范围内的大气环境污染的程度，无法实现观测样本点范围外的观测，所以此方法不能适用于大型监测区域的污染监测工作。而遥感FTIR技术作为近几年发展较快、运用较广的综合型探测技术，其使用过程不同于传统的定点取样法，一般不受区域限制，主要的优点如下：（一）可以实现远距离的监测，遥感FTIR技术可以对远距离的大气污染物实施24小时不间断地监测。（二）遥感FTIR技术可以对多组分的混合物进行分析，并且迅速的做出判定。（三）遥感FTIR技术应用于大气监测时，可以略过取样等耗时、繁琐的手续。（四）遥感FTIR技术对监测的区域面积没有特殊限制，且能够实现地面、高空的三维空间的大气环境监测。

现如今，随着我们国家对于遥感FTIR技术在大气环境监测中的应用的深入研究，遥感FTIR中有关于化学计量学以及被动式的遥感监测技术都取得了新的发展。

二、化学计量学在遥感FTIR光谱图的解析中的新研究成果

近几年，计量学的一些方法技巧逐步渗透于化学的各个方面，使得化学计量学逐渐趋于成熟，并在遥感FTIR光谱图的解析中得到越来越多的应用。常见的化学计量学模型有：人工神经网络、经典最小二乘法、偏最小二乘法、卡尔曼滤波法以及遗传算法等，下面我们利用这些化学计量学中的数学模型对遥感FTIR光谱图进行定性、定量地解析。

（一）对多组分信息实施定性、定量地分析

在实际操作中，我们分别利用经典最小二乘法、偏最小二乘法、卡尔曼滤波法以及人工神经网络对光谱图中出现的严重混合大气污染物实行定量地解析。通过分析的结果我们可以发现，这些方法都可以实现对混合型大气污染物的定量检测。同时，在大气污染物的定性鉴别中，我们首先通过偏最小二乘法对一些未知的干扰物进行鉴定，然后再通过人工神经网络对多组分的环境情况进行定量地解析。为了简化神经网络结构、缩短监测时间、减小监测误差，我们用偏最小二乘法对人工神经网络输入的信号实行变量提取，从而高效、准确地解析了遥感FTIR光谱图。与此同时，对于遗传算法这一化学计量模型来说，其不仅具有较高的求解能力以及优良的非线性特征，还是光谱图库中较好的计算机检索工具。

（二）遥感FTIR光谱图的特征信号的提取以及其噪声的处理噪声的科学、有效的处理对遥感FTIR光谱图的解析具有重要意义，一般情况下，我们可以利用WA进行一定程度的遥感FTIR光谱图信号特征的提取，并且利用WA对信号实施分解时，可以在一定程度上滤除掉光谱图中的噪音干扰，从而突出有用信号的存在位置。通过最新研究发现，对于开路遥感FTIR光谱图的噪音来说，我们可以采用新型數据预处理法实现对噪音的彻底清除，该方法称之为正交信号校正，对其与二阶求导的预处理进行比较，可以得到下图，该图分别利用上述两个方法对以下七种气体的光谱图中的噪音干扰进行处理，得到处理前后的分析模型的误差结果如下：

通过上图的比较结果我们可以看出，利用正交信号校正法对光谱图处理以后分析模型误差为16.58%，比二阶求导处理后的平均误差37.94%要小得多，因此，正交信号校正在对光谱图中噪音的消除功能上具有显著的效果。

三、被动式遥感FTIR在大气环境的监测过程中的应用新成果

近几年，随着遥感FTIR技术的广泛应用，国内外的许多专家对被动式遥感FTIR技术在大气环境中的监测过程进行了大量的科学研究，并且通过研究发现，该技术能够较为准确的感测出热气体放射源所发出的红外辐射中的物理以及化学特性，从而探索出监测大气污染物的新发展方向。

被动式遥感FTIR监测技术的工作原理需要借助于大气污染物的不同温度，其特点是能够在背景信息缺乏的状态下，对任意方向实施数据的收集，避免了样品预处理工序，并且该监测技术可以实现对多种大气污染物的同时监测，不受时间和距离限制。要想熟练掌握被动式遥感FTIR技术并且将该技术有效应用于大气环境的监测过程中，这就要求我们不仅需要了解其工作原理、工作特点，还需要了解监测过程中仪器响应函数的规律。一般情况下，仪器的响应函数又被称为仪器的频率函数，对于不同的实验条件来说，其仪器的响应函数也是不同的，它通常与校正时的黑体温度的高低以及仪器接收信号的大小有关。

随着遥感FTIR法在大气环境监测中的不断发展，利用遥感FTIR法监测大气污染物的优势也逐渐被人们所知，在对大气中各种特殊污染气体实施遥感监测时，遥感FTIR法具有重要的使用价值，它可对各种红外源实行远距离的非接触型遥测；能够较为精确地提供在燃烧火焰里的激发态分子的转动或振动的详细信息；不需要对样品进行预处理并且可对多种燃烧产物实行同时检测；监测速度快、精度高；它还可以对光谱辐射的能量分布实行绝对监测。同时，由于反射望远镜的使用，可以在一定程度上实现远距离遥感监测燃煤的发电厂等一些大型污染性企业所排放的污染性气体。所有这些技术的发展以及普及，对实现大气环境的科学、有效监测提供了重要的知识帮助，有助于大气环境的保护。

四、结语

随着我们国家科学的高速发展以及人们对于遥感FTIR的不断认识，遥感FTIR法在大气环境的监测领域中得到越来越广泛的使用，我们知道，遥感FTIR法可以实现对大气污染物的实时、连续不间断以及多组分的监测，然而，由于我们国家对其研究和探讨起步较晚，对其在大气环境监测的应用技术掌握不熟练，因此，利用遥感FTIR法对大气环境进行监测的技术手段仍然需要进一步发展。随着时代以及科技的不断进步，我们坚信在不久的将来，遥感FTIR监测技术一定会得到更好的加强与推广。

参考文献

[1]FTIR法在大气污染物监测中的应用研究及进展[J].科协论坛