衛(wèi)星遙感技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用分析

王冠珠，傅俏燕，喬志遠(yuǎn)

（中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心，北京 100094）

1 引言

在當(dāng)前的發(fā)展形勢下，各類先進(jìn)技術(shù)不斷出現(xiàn)在人們的視野之中，衛(wèi)星遙感技術(shù)便是其中之一。衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展為環(huán)境問題的解決提供了一個良好途徑，衛(wèi)星遙感技術(shù)對于各類環(huán)境問題的監(jiān)測做出了重要貢獻(xiàn)，對生態(tài)保護(hù)有著重要的輔助作用，同時(shí)也有利于經(jīng)濟(jì)的高水平發(fā)展。

2 衛(wèi)星遙感技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 遙感衛(wèi)星資源利用不充分

隨著國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)量的增加和質(zhì)量的提升，衛(wèi)星監(jiān)測結(jié)果對環(huán)保需求的滿足程度不斷提升。以往專門用于環(huán)境監(jiān)測的環(huán)境小衛(wèi)星星座空間分辨率差，重訪周期長，地物紋理特征不明顯，因此對重點(diǎn)區(qū)域地物的識別能力較差，更不能滿足環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的相關(guān)需求，導(dǎo)致對生態(tài)環(huán)境的各種監(jiān)測效果不佳，很難監(jiān)測到有效信息。如今，隨著高分系列衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行，配合資源系列衛(wèi)星，無論在空間分辨率、光譜分辨率等方面都有了很大提升。多衛(wèi)星聯(lián)合觀測后，對重點(diǎn)區(qū)域的觀測能力大大提升；多種載荷的運(yùn)行，極大提升了極端天氣下的監(jiān)測效果。在衛(wèi)星資源大幅度改善的情況下，如何做好環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃，利用好現(xiàn)有資源才是我們更應(yīng)該關(guān)注和解決的問題。

2.2 針對環(huán)保的衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)較為滯后

衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取能力提升，數(shù)據(jù)量增大，但是針對環(huán)保行業(yè)的專業(yè)處理系統(tǒng)仍有許多不足之處，未能有效利用衛(wèi)星資源，在一定程度上造成了資源浪費(fèi)。僅僅通過衛(wèi)星遙感資源，是不能實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測的。目前缺乏統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，結(jié)合衛(wèi)星遙感和其他多種手段獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)，共同處理，同時(shí)缺乏處理多形式數(shù)據(jù)的能力，也很難從多載荷數(shù)據(jù)中提取有效的信息，形成對環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.3 利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測環(huán)境與發(fā)達(dá)國家尚有差距

雖然我國衛(wèi)星遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，其在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用也越來越多，但是這一技術(shù)的發(fā)展程度與發(fā)達(dá)國家相比還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)新。例如，在我國的環(huán)境一號衛(wèi)星發(fā)射之后，在信息提取、環(huán)境監(jiān)測等方面都與歐美國家的技術(shù)發(fā)展差距較大，處于發(fā)展的初級階段。因此，應(yīng)在著重發(fā)展衛(wèi)星遙感技術(shù)的同時(shí)，加大衛(wèi)星遙感與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的研究力度。

3 衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用對環(huán)境保護(hù)的重要意義

3.1 有利于提高大氣質(zhì)量

衛(wèi)星遙感技術(shù)在大氣環(huán)境保護(hù)方面也做出了很大貢獻(xiàn)，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以對有害氣體、臭氧層、大氣溶膠等進(jìn)行監(jiān)測，從而保證大氣環(huán)境的穩(wěn)定。

有害氣體的監(jiān)測。在目前的發(fā)展進(jìn)程中，城市化發(fā)展迅速，環(huán)境污染也隨之而來，有害氣體的出現(xiàn)對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大威脅，因此，對于有害氣體的監(jiān)測十分重要，同時(shí)還可以利用有害氣體對大氣污染情況進(jìn)行分析，有利于緩解環(huán)境壓力[1]。相關(guān)學(xué)者將污染氣體與周邊地區(qū)的水體、植被等信息相結(jié)合，通過衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，推進(jìn)環(huán)境保護(hù)。

對臭氧層的監(jiān)測。早在20世紀(jì)70年代末，我國就已經(jīng)有相關(guān)的監(jiān)測技術(shù)，即利用臭氧制圖光譜儀對臭氧層進(jìn)行監(jiān)測，近年來，部分學(xué)者利用激光雷達(dá)對臭氧層進(jìn)行監(jiān)測，并取得了良好成績。

對大氣溶膠的監(jiān)測。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，對大氣溶膠的變化趨勢以及具體分布等方面的監(jiān)測存在明顯缺陷，而衛(wèi)星遙感技術(shù)有著較高的分辨率，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷。通過傳統(tǒng)技術(shù)與衛(wèi)星遙感技術(shù)的對比我們可以看出，傳統(tǒng)的遙感技術(shù)所覆蓋的范圍有限，可以用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)，有效提高監(jiān)測能力[2]。

3.2 有利于加強(qiáng)對水環(huán)境的監(jiān)測

衛(wèi)星遙感技術(shù)在水環(huán)境的監(jiān)測方面主要包括廢水污染監(jiān)測、水體熱污染監(jiān)測、水體富氧化監(jiān)測以及海水監(jiān)測等。

廢水污染與水體熱污染監(jiān)測。廢水污染以及熱污染主要來自工廠排放的廢水與熱水。這一廢水的排放會對工廠周圍的農(nóng)作物或水體生物產(chǎn)生很大的影響。因此，應(yīng)加強(qiáng)廢水的監(jiān)測。在衛(wèi)星遙感技術(shù)中，對水體熱污染的監(jiān)測大多依賴紅外傳感器，在探測圖像中，熱污染的溫度分布、排放情況以及具體的流向都有十分清晰的顯示。

水體富氧化監(jiān)測。水體富氧化對水環(huán)境有著很大影響，在水體富營養(yǎng)化的監(jiān)測方面，張穗等人通過葉綠素濃度遙感解譯方法并結(jié)合葉綠素及總氮、總磷等特征提出了富營養(yǎng)化的評價(jià)方法。

海水監(jiān)測。衛(wèi)星遙感技術(shù)在海洋監(jiān)測方面十分重要，衛(wèi)星遙感技術(shù)可以獲取海洋的實(shí)時(shí)信息，通過分析其葉綠素濃度、海水等溫線以及海流的循環(huán)模式等一系列影響海洋生物生存的參數(shù)，獲取海洋的具體情況。另外，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以對海洋污染進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且也可應(yīng)用于海洋漁業(yè)中的情報(bào)分析與應(yīng)用。

3.3 有利于加強(qiáng)對地面污染的監(jiān)測

衛(wèi)星遙感技術(shù)對地面環(huán)境的監(jiān)測主要包括監(jiān)測地面污染、土地利用情況以及城市綠地面積等。

在對地面污染的監(jiān)測中，主要會利用衛(wèi)星遙感技術(shù)找出地面污染的分布地區(qū)，并針對其具體狀況制定相關(guān)的預(yù)防措施。例如，在煤炭自燃隱火的監(jiān)測過程中，有關(guān)部門可以利用航空紅外掃描儀以及地面紅外測溫儀進(jìn)行掃描，對地面上有特殊情況的地區(qū)進(jìn)行標(biāo)注，并對具體情況進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的預(yù)防措施。

4 提高衛(wèi)星遙感技術(shù)的相關(guān)措施

4.1 充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星資源

在當(dāng)前的發(fā)展情況下，我國已有多顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，應(yīng)詳細(xì)分析環(huán)境監(jiān)測需求，做好規(guī)劃，完善現(xiàn)有監(jiān)測制度，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，以滿足當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的相關(guān)需求。一方面，利用好存檔的歷史數(shù)據(jù)，分析存在問題；另一方面，及時(shí)獲取重點(diǎn)區(qū)域的遙感數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前環(huán)境問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化情況，分析問題，實(shí)現(xiàn)對各類環(huán)境問題的監(jiān)測。

4.2 提高衛(wèi)星的環(huán)境遙感技術(shù)

在未來的發(fā)展過程中，應(yīng)不斷加強(qiáng)對遙感技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，加大創(chuàng)新力度，對衛(wèi)星業(yè)務(wù)化技術(shù)進(jìn)行研究[3]。在研究過程中，應(yīng)結(jié)合如今的發(fā)展形勢以及環(huán)境管理需求進(jìn)行創(chuàng)新。例如，開展污染物的遙感信息提取，對大氣監(jiān)測、水環(huán)境監(jiān)測以及地表監(jiān)測實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化的處理，建立規(guī)范的衛(wèi)星遙感監(jiān)測體系。同時(shí)，還要研究衛(wèi)星遙感技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，奠定系統(tǒng)的環(huán)境遙感物理學(xué)基礎(chǔ)，提高技術(shù)的應(yīng)用性。

4.3 加強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)

如今的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)較為滯后，要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新，將當(dāng)前的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合，充分發(fā)揮遙感技術(shù)的作用，具體如下。

對重點(diǎn)保護(hù)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，緩解一些重點(diǎn)自然保護(hù)區(qū)的環(huán)境問題，避免其遭受破壞；完善地面的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，使得城市環(huán)境的監(jiān)測與衛(wèi)星遙感技術(shù)相聯(lián)系；建立區(qū)域式的生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證環(huán)境的監(jiān)控效果；最后還可以在當(dāng)前的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對空氣質(zhì)量的監(jiān)測，降低空氣污染指數(shù)，提高人們的生活質(zhì)量。

5 結(jié)語

當(dāng)前的衛(wèi)星遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測保護(hù)的過程中作用十分明顯，但是我國的環(huán)境污染問題仍然十分嚴(yán)峻，需要對其進(jìn)行改革創(chuàng)新，從而增強(qiáng)其使用效果。伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在未來的發(fā)展過程中，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)也將不斷創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全方位的環(huán)境監(jiān)測，為環(huán)境保護(hù)措施的具體實(shí)施提供信息支撐。