1、環(huán)境遙感應(yīng)用現(xiàn)狀與展望來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 責(zé)編：大嘴作者：鄭丙輝 王橋時(shí)間：2004-10-22 【大中小】一、國(guó)內(nèi)環(huán)境遙感應(yīng)用現(xiàn)狀遙感技術(shù)在我國(guó)資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利 等部門已有廣泛的應(yīng)用，為國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。同時(shí)也完成了大量的基礎(chǔ)研究工作，建立了中國(guó)典型地物的波譜數(shù)據(jù)庫(kù) 和資源遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)范。在環(huán)境保護(hù)中的遙感技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)開展較晚，但經(jīng)過(guò)廣大科研人員的奮發(fā)努力，在條件十分有限的情況下，在大氣環(huán)境、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境 等眾多領(lǐng)域開展了多方面的研究探索工作，并取 得了較大成果。在大氣遙感監(jiān)測(cè)方面，我國(guó)重點(diǎn)開展了四個(gè)方面的工作：一是利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)大氣污染與污染源，如遼寧省環(huán)保所應(yīng)用紅

2、外掃描儀對(duì)撫順露天煤礦進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，分析了礦坑上空逆溫層的形成與大氣污染物擴(kuò)散的關(guān)系，搞清了礦坑內(nèi)產(chǎn)生污染的條件，為露天礦場(chǎng)的污染防治和環(huán)境污染預(yù)報(bào)提供了科學(xué)依據(jù)；中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院在太原市進(jìn)行了以大氣污染為目標(biāo)的遙感監(jiān)測(cè)；北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院曾對(duì)規(guī)劃市區(qū)的煙囪高度、分布進(jìn)行了航空遙感分析。二是通過(guò)遙感圖像上植物的季相節(jié)律變化和遭受污染后的反應(yīng)差異，以植物對(duì)污染的指示性反演大氣污染，如確 定大氣污染的范圍、程度和擴(kuò)散變化，如進(jìn)行津渤環(huán)境遙感試驗(yàn)時(shí)曾利用遙感圖像上呈現(xiàn)的樹冠影像的色調(diào)和大小差異，圈定了二氧化硫和酸氣、氟化氫等典型污染場(chǎng)。三是以地面采樣的分析結(jié)果作參照量，與遙感圖像相結(jié)合進(jìn)行相關(guān)

3、分析，如進(jìn)行津渤環(huán)境遙感試驗(yàn)時(shí)，曾采集樹木葉片測(cè)定其含硫、含氯量，以及樹皮的PH值，分析二氧化硫、氯氣、酸霧的污染。四是 利用飛機(jī)攜帶大氣監(jiān)測(cè)儀器，在污染地區(qū)上空分層采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，如天津、太原曾用 這一方法監(jiān)測(cè)了大氣氣溶膠、飄塵、二氧化硫的時(shí)空分布特征和運(yùn)移規(guī)律。在水污染的監(jiān)測(cè)方面，我國(guó)先后對(duì)海河、渤海灣、薊運(yùn)河、大連灣、長(zhǎng)春南湖、于橋水庫(kù)、珠江、 蘇南大運(yùn)河、滇池等大型水體進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)，研究了有機(jī)污染、油污染、富營(yíng)養(yǎng)化等；利用水 體葉綠素與富營(yíng)養(yǎng)化間的關(guān)系研究了滇池水體污染與富營(yíng)養(yǎng)化狀況；利用衛(wèi)星遙感資料估算了渤海灣表層水體葉綠素的含量，建立了葉綠素含量與海水光譜反射率之間的

4、相關(guān)模式，定量地劃分了有機(jī)污染區(qū)域；利用水體熱污染原理先后對(duì)湘江、大連灣、海河、閩江、黃浦江等進(jìn)行了紅外 遙感監(jiān)測(cè)。在固體廢棄物的監(jiān)測(cè)方面，利用遙感技術(shù)對(duì)我國(guó)多個(gè)城市的工業(yè)廢渣和生活垃圾及堆放地與污染 狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，如中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院在八 五”期間采用遙感方法對(duì)北京市的垃圾堆放場(chǎng)作了監(jiān)測(cè)研究。在生態(tài)應(yīng)用方面，進(jìn)行了多方面的工作。如較早進(jìn)行的津渤環(huán)境遙感試驗(yàn)中，曾對(duì)天津市區(qū)土壤中某些重金屬的污染狀況做了監(jiān)測(cè)、分析；此后不少城市利用遙感技術(shù)開展了城市熱島效應(yīng)與生態(tài)環(huán)境研究，如天津市、酒泉市、昆明市等都進(jìn)行了多級(jí)多時(shí)相的城市遙感監(jiān)測(cè)研究。此外，我完成國(guó)在濕地監(jiān)測(cè)、森林調(diào)查、草原監(jiān)測(cè)，流域治理等各

5、個(gè)方面都采用了先進(jìn)的衛(wèi)星遙感技術(shù),完成的重大課題有資源環(huán)境動(dòng)態(tài)遙感與模型分析試驗(yàn)研究、再生資源遙感研究、國(guó)家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究等。二、環(huán)境保護(hù)衛(wèi)星遙感需求分析監(jiān)測(cè)是環(huán)境管理的重要手段之一，連續(xù)監(jiān)測(cè)、定時(shí)監(jiān)測(cè)和嚴(yán)格的管理相結(jié)合，才能準(zhǔn)確地反映環(huán)境質(zhì)量狀況，才能有針對(duì)性地加強(qiáng)監(jiān)督管理。.環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)需求在與地面環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)配合的條件下，需進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)的大氣污染因子有O3、CO2、SO2、NO2X、CH4及其它成分；對(duì)重要大氣污染源實(shí)施監(jiān)控， 如黑度、煙塵、粉塵、 SO2和NOX等。對(duì)主要?dú)?象要素，如大氣溫度、密度分層、地表溫度和云量 等物理特性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在正常的情況下，監(jiān)測(cè)頻率

6、 為每周進(jìn)行三次左右的日常例行監(jiān)測(cè)，對(duì)污染事故和生態(tài)事故每天需進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。空間分辨率為20m500m ,以反映大氣污染物遷移擴(kuò)散的過(guò)程。.水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)需求水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的要素有水溫、色度、懸浮物、葉綠素，有機(jī)物、總磷、總氮等指標(biāo)（一些指標(biāo)可以通過(guò)另外監(jiān)測(cè)指標(biāo)相關(guān)推得）。對(duì)我國(guó)大江、大河、沿海流域、港口、海灣實(shí)施日常例行監(jiān)測(cè)每周需進(jìn)行三次，對(duì)赤潮、溢油，重大污染物泄漏等污染事故，每天需進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)污 染帶的變化空間分辨率上需要3m20m ,大江、大河及河口、海灣水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)空間分辨率上需要20m500m ,以反映水污染物遷移擴(kuò)散的過(guò)程。.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)需求利用衛(wèi)星遙感對(duì)自然生態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)

7、的內(nèi)容有：森林覆蓋狀況及生態(tài)功能動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、草地覆蓋狀況及動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、濕地資源狀況及動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、 生物多樣性狀況及動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)， 農(nóng)村生 態(tài)變化監(jiān)測(cè)、礦資源開發(fā)的生態(tài)破壞的監(jiān)測(cè)、 城市開發(fā)建設(shè)狀況和城市保護(hù)的監(jiān)測(cè)等等。 監(jiān)測(cè)周 期上可以10天或60天一次，對(duì)城市、農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測(cè)的空間分辨率要求較高，需達(dá)到10m30m ,自然生態(tài)監(jiān)測(cè)的空間分辨率要求在 20m100m。.固體廢棄物監(jiān)測(cè)需求目前，地面垃圾亂堆放造成的環(huán)境污染在我國(guó)各大城市乃至鄉(xiāng)村地帶隨處可見，垃圾圍城”的現(xiàn)象已十分普遍。遙感監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有： 工業(yè)、生活垃圾的堆放狀況，堆放點(diǎn)的分布，堆放點(diǎn)的面積、數(shù)量等，優(yōu)化垃圾處理處置場(chǎng)。從空間

8、分辨率上要求比較高，達(dá)到3m10m 的水平。.重大開發(fā)項(xiàng)目、重大工程的環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測(cè)需求許多重大開發(fā)項(xiàng)目、重大工程不僅工程時(shí)間長(zhǎng)，而且波及面廣，工程建設(shè)的后續(xù)影響難以預(yù)料，所以需對(duì)工程效果進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，如三峽工程、南水北調(diào)工程、 上海浦東開發(fā)區(qū)等引起的環(huán)境問題及工程建成后的環(huán)境狀況令世人注目。因此，利用遙感技術(shù)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)、連續(xù)、準(zhǔn)確的 監(jiān)視與評(píng)價(jià)十分必要，而且實(shí)施效果好。空間遙感可在建設(shè)期工程對(duì)生態(tài)、環(huán)境影響實(shí)施監(jiān)控； 在運(yùn)行期對(duì)生態(tài)、環(huán)境的演變實(shí)施監(jiān)控等。監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要是水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)。.重大環(huán)境事故的追蹤調(diào)查監(jiān)測(cè)需求近年來(lái)，重大環(huán)境污染和生態(tài)破壞事故不斷發(fā)生，如油船嚴(yán)

9、重泄漏、大爆炸，特大沙塵暴，大量有毒氣體泄漏，重大的水質(zhì)污染等等。而在這些事故突然發(fā)生時(shí)，現(xiàn)有常規(guī)手段根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，以致環(huán)保和有關(guān)部門難于快速、恰當(dāng)?shù)刈鞒鰶Q策。需要利用遙感 技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境事故，對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，制定緊急對(duì)策和措施。.環(huán)境數(shù)據(jù)的衛(wèi)星采集、傳送目前，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是通過(guò)電信部門經(jīng)縣一地市一省環(huán)保業(yè)務(wù)部門傳到中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)多， 難以使管理部門快速獲得實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)信息。建立中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（傳輸網(wǎng)），能真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的統(tǒng)一管理，通過(guò)科學(xué)安排， 使這些來(lái)自全國(guó)城鄉(xiāng)各地，甚至偏僻地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都能快

10、速、準(zhǔn)確、及時(shí)地傳送到中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，而無(wú)瓶頸之慮。保證管理部門能盡快獲得實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)信息。利用衛(wèi)星和無(wú)人值守DCP是解決偏僻地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和國(guó)界、省界斷面的水質(zhì)狀況監(jiān)測(cè)的唯一手段。利用衛(wèi)星系統(tǒng)還能方便地設(shè)立移動(dòng)站，為應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供快速反應(yīng)的技術(shù)支持。.增強(qiáng)國(guó)際地位，維護(hù)國(guó)家利益需要隨著環(huán)境問題日益國(guó)際化，環(huán)境保護(hù)工作已越來(lái)越多的與國(guó)家的權(quán)益以及外交工作聯(lián)系在一起。只有掌握了環(huán)境監(jiān)測(cè)的主動(dòng)權(quán)，在維護(hù)國(guó)家的權(quán)益和外交活動(dòng)中才有更多的發(fā)言權(quán)。因此，建立我國(guó)自己的環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅是我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的迫切需要，也是維護(hù)國(guó)家權(quán)益和外交工作的迫切需要。.提高全球及我國(guó)環(huán)境科學(xué)研究水平大氣和水污

11、染，酸雨，氣候變化，臭氧層耗竭等一系列環(huán)境問題不僅是我國(guó)，也是全世界所面臨的嚴(yán)重問題。地球只有一個(gè)，幾乎所有的環(huán)境問題都是全球性的，都需要用全球的觀點(diǎn)來(lái)研究和解決。為此，采用衛(wèi)星遙感這一面向全球的先進(jìn)技術(shù)，是全球及我國(guó)環(huán)境科學(xué)研究的必要途徑， 它不僅可以為我們提供大面積，全天時(shí)，全天候的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，更重要的是能夠?yàn)槲覀兲峁┏Ｒ?guī)環(huán)境監(jiān)測(cè)手段難以獲得的全球性的環(huán)境遙感數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將成為我們進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)和科學(xué)研究不可缺少的基礎(chǔ)。三、我國(guó)環(huán)境遙感應(yīng)用存在的關(guān)鍵問題.環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)的指標(biāo)體系環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容很多，有生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境以及城市環(huán)境等專業(yè)領(lǐng)域，哪些指標(biāo)能采 用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行有

12、效的監(jiān)測(cè)，其最佳監(jiān)測(cè)光譜分辨率、監(jiān)測(cè)時(shí)間頻率和監(jiān)測(cè)空間分辨率，還不是十分清楚，更沒有形成實(shí)用模型數(shù)據(jù)庫(kù)。.環(huán)境遙感應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范體系從國(guó)外研究資料表明，衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用是無(wú)疑的。我國(guó)在這方面的應(yīng)用還剛剛起步，沒有形成系統(tǒng)的技術(shù)方法和規(guī)范。目前各部門、單位只進(jìn)行零散的研究，這些研究工作不可能形成系統(tǒng)的應(yīng)用能力。要得到全面的應(yīng)用必須有一整套技術(shù)方法和規(guī)范，如國(guó)土資源 調(diào)查規(guī)范等的出臺(tái)，為衛(wèi)星遙感技術(shù)在我國(guó)國(guó)土資源領(lǐng)域應(yīng)用打下可靠的基礎(chǔ)。.衛(wèi)星遙感地理信息系統(tǒng)建設(shè)盡管環(huán)境保護(hù)天地一體化的衛(wèi)星遙感地理信息系統(tǒng)建設(shè)沒有上述兩項(xiàng)基礎(chǔ)工作是不可能完成的盡管環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)在硬件建設(shè)方面下了很

13、大工夫，從國(guó)家級(jí)、?。ㄊ校┘?jí)到地（市）級(jí)，均配備有較先進(jìn)的環(huán)境信息收集、處理和應(yīng)用的設(shè)備條件，但是由于缺乏大量環(huán)境保護(hù)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，使得高檔的設(shè)備隨著時(shí)間的推移，逐漸老化。這些設(shè)備很大程度上沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。.遙感地理信息系統(tǒng)的管理決策支持系統(tǒng)這一工作是將環(huán)境遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)全面推向?qū)嵱没?，是遙感地理信息系統(tǒng)的最終應(yīng)用， 它需要前述三項(xiàng)工作基礎(chǔ)，止匕外，還需要大量決策模型。.可穩(wěn)定使用的數(shù)據(jù)源不足從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料分析，對(duì)環(huán)境遙感應(yīng)用的數(shù)據(jù)源的要求很高，不僅僅是陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 還需要高光譜分辨率、高空間分辨率或高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源。我國(guó)資源衛(wèi)星信息源的應(yīng)用還剛剛起步。國(guó)外衛(wèi)星資源

14、很難做到同步監(jiān)測(cè)要求。四、國(guó)家環(huán)境遙感應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè).環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)任務(wù)接收來(lái)自災(zāi)害和環(huán)境監(jiān)測(cè)小衛(wèi)星星座系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星系統(tǒng)、資源衛(wèi)星系統(tǒng)等各種環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，以及國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)站地面監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)及各部門環(huán)境與生態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合處理與分析。根據(jù)衛(wèi)星遙感信息，對(duì)森林覆蓋、荒漠化、水土流失、湖泊干涸河流斷流、濕地、綠洲、草場(chǎng)、 冰川、河口、土地資源、城市等生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；對(duì)大氣中二氧化碳（CO 2）、甲烷（CH 4）等溫室氣體，二氧化硫 （SO 2）、氮氧化物（NO x）等致酸污染物，臭氧層變化等全球環(huán)境問題；湖 泊富營(yíng)養(yǎng)化、大江大河污染帶、 海洋赤潮污染等水環(huán)境污染，垃圾堆放

15、等固體廢物環(huán)境污染進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；對(duì)沙塵暴、赤潮、海上溢油、化學(xué)品泄漏等重大污染事故進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，并制作和分 發(fā)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品。應(yīng)用環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有地面環(huán)境監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)，建立天地一體化的全國(guó)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)，定期向國(guó)家報(bào)告我國(guó)大氣環(huán)境狀況、水環(huán)境狀況、生態(tài)環(huán)境狀況、固體廢物環(huán)境狀況及其污染趨勢(shì)；建立重大污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。.環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)主要由4個(gè)部分組成，它們分別是：環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)該系統(tǒng)是國(guó)家衛(wèi)星環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)中心的支撐系統(tǒng)。它將在全國(guó)環(huán)境波譜數(shù)據(jù)庫(kù)、全國(guó)環(huán)境遙感影象數(shù)據(jù)庫(kù)、全國(guó)環(huán)境背景地理數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，通過(guò)在環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)

16、平臺(tái)上運(yùn)行波譜分析軟件，圖象處理軟件和地理信息系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害和環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)衛(wèi)星星座環(huán)境遙感數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和管理。環(huán)境遙感專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)該系統(tǒng)是國(guó)家衛(wèi)星環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)中心的應(yīng)用平臺(tái)，也是環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)的上層系統(tǒng)（它的輸入就是底層系統(tǒng)的輸出 ）。它直接利用環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，在環(huán)境專業(yè)模型和 環(huán)境反演模型的支持下，實(shí)現(xiàn)環(huán)境遙感專業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的制作、災(zāi)害和環(huán)境衛(wèi)星監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)衛(wèi)星星座遙感數(shù)據(jù)的環(huán)境應(yīng)用。環(huán)境遙感決策支持系統(tǒng)該系統(tǒng)是國(guó)家衛(wèi)星環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)中心的最上層系統(tǒng)，它的輸入既可以是環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)的輸出，也可以是環(huán)境遙感專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的輸出。它在環(huán)境預(yù)測(cè)、 評(píng)價(jià)和決策模型的驅(qū)動(dòng)下，利用環(huán)境遙感地理信息系統(tǒng)作為支撐工具，利用環(huán)境遙感專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)作為應(yīng)用基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)環(huán)境預(yù)測(cè)分析和環(huán)境評(píng)價(jià)分析，生成環(huán)境保護(hù)輔助決策方案，并