1遥感技术的概念、分类以及应用原理1.1概念遥感技术是指从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线,并对目标进行探测和识别的技术。在应用过程中,各种传感器能够对远距离目标辐射和反射的电磁波信息进行收集和处理,并形成图像。遥感监测技术能够实现大范围同步观测,并在短时间内进行动态观测、重复观测,具有良好的实用价值。在环境监测活动中,遥感技术不需要进行前期采样,能够直接实施区域性的跟踪观测,快速识别环境中的污染源,确定污染范围以及扩散路径[1-2]。1.2环境遥感技术的分类环境遥感监测技术主要包括:(1)可见光、反射红外遥感技术,可以根据不同物体反射率的差异,获取目标物信息,主要用于监测环境中的污染物。(2)热红外遥感技术,能够在短时间内观测大面积的地表温度。(3)微波遥感技术,能够根据微波在传播过程中的不稳定性开展监测,结合信号和目标物体间的对应关系,推导目标物体的物理特性以及运动特性,据此完成监测。1.3遥感技术的应用原理该技术能够监测大气环境中的甲烷、二氧化碳、臭氧、二氧化硫等气体。遥感探测仪器能够对不同气体信息进行记录和分析。大气环境监测中遥感技术的应用原理如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.035.F001图1大气环境监测中遥感技术的应用原理为提高监测效果,技术人员需要综合遥感监测、现场调查、定位站观测等内容,全面掌握大气环境状况和变化规律,在区域内进行模拟,实现环境监测以及污染预报,为相关决策提供技术支持。在大气环境监测方面,遥感技术能够测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值[3]。2我国环境遥感监测的发展历程我国遥感技术于20世纪70年代末期开始发展。在西气东输等大型开发工程的政策制定时期,遥感技术充分发挥了探测作用,有效探测了我国不同区域的矿产资源、发展容量等数据,为我国大型开发工程提供了坚实基础。在环境遥感监测方面,我国曾多次组织大规模环境遥感监测活动。2011年,我国利用卫星遥感数据,开展了2000—2010年全国生态环境变化遥感调查与评估工作,随后相继开展了2010—2015年、2015—2020年的全国生态环境变化遥感调查,遥感技术在生态环境监测方面的应用程度不断加深。3遥感技术在大气环境监测中的应用3.1监测臭氧层在大气环境中,臭氧是非常重要的稀有气体,能够影响地球的气候状态。臭氧在距地面5~10 km处浓度逐渐上升,20~30 km处达到最高浓度值。臭氧能够吸收波长为242~320 nm的紫外线。遥感技术能够应用于臭氧监测,技术人员可以利用卫星遥感技术实时监测大气平流层中的臭氧状态,如通过遥感技术可以掌握南极上空的臭氧层空洞变化情况,预测地表动植物生存前景。相关研究显示,过量的紫外线会破坏生物的遗传物质,诱发生物变异,造成生物圈退化。3.2监测大气气溶胶大气气溶胶是指悬浮在大气当中的固体和液体微粒及其他物质共同组成的系统,该系统会对大气环境产生重要影响,主要表现为影响大气能见度、太阳散射或辐射、大气温度等。现代化的遥感技术成果具有较高的辨识度,能够应用于大气气溶胶监测活动中,可以充分掌握气溶胶在空间上的分布状态,了解气溶胶运动变化趋势,有效弥补了地面监测工作的不足。在遥感技术应用过程中,大气环境中的烟雾、尘暴等悬浮类污染物会在遥感图像上显现出分布特征,气溶胶的浓度越大,散射和反射率越高,影像呈白色,气溶胶的浓度越小,散射和反射率越低,影像呈灰色。通过观察影像的颜色分布规律,工作人员可以掌握不同区域的大气气溶胶含量,充分了解城市区域内植被对气溶胶的影响。3.3监测有害气体基于卫星遥感数据确定大气污染热点网格的方法如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.035.F002图2基于卫星遥感数据确定大气污染热点网格的方法工业发展过程中会产生二氧化硫等有毒有害气体,会对人类、动植物产生不良影响。当地表的植物受到二氧化氮、二氧化硫等有害气体的影响后,反射红外光的概率会明显降低。在有害气体浓度较高的区域中,植物的颜色会发生变化,通过此原理,可以全面掌握不同区域的毒性气体浓度[3-4]。通过应用遥感技术,工作人员能够全面掌握大气污染源的分布情况,了解污染源的扩散范围,可有效分析污染物浓度,对各类污染气体进行实时监测,为有关部门提供高分辨率图像。目前,已有相关技术能够根据卫星遥感数据确定大气污染热点网格,确定污染参数的分布情况。在大气环境监测中,对有毒有害气体的监测至关重要,目前,遥感技术已经广泛应用于有毒有害气体监测,且监测项目不断增加,并取得了良好的监测效果,对城市可持续化发展具有重要意义。3.4监测沙尘暴气象中心可以结合遥感技术以及其他的传统地面监测技术对沙尘暴进行全面监测,预测沙尘暴运动轨迹,提前做好防御措施。沙尘当中拥有大量的可吸入颗粒,这些物质会吸收、散射太阳辐射以及地面的长波辐射,形成独特的光谱特征。在监测活动中,技术人员可以将沙尘暴的光谱特征与其他部分的光谱特征进行对比,实现对沙尘暴的监测。如我国的风云四号气象卫星可以每5 min获得一次监测图像,10 min左右即可呈现监测结果。通过彩色卫星图像,研究人员可以清楚识别沙尘暴影响范围,对沙尘暴的起源地、移动速度、影响范围、移动路径等进行有效判断,充分掌握沙尘暴的动态信息。遥感技术在监测沙尘暴的过程中会受到多种因素影响,包括云层覆盖、监测频率、地面裸露等。云层覆盖会影响沙尘暴的信息监测成果,遥感技术的应用会受到云层的影响,处于失灵状态。如果卫星监测频率较低,则无法掌握沙尘暴的发展过程,难以精细化捕捉沙尘暴运动状态,影响对沙尘暴移动路径的判断。如果区域内存在较为严重的地面沙化或地表裸露情况,沙尘信息的监测也会受到影响,难以通过彩色卫星图像识别沙尘暴。3.5监测热岛效应当城市中人口规模较大时,居民活动就会产生较多热量,导致城市地区的温度上升,形成局部温度差异,形成热岛效应。城市热岛效应不但会使城市气温升高,还会对当地的天气情况造成影响,包括降水量、云量、雾、空气湿度等。此外,热岛效应会使污染物向热岛中心聚集,污染浓度也会随着热岛效应加剧而逐渐上升。通过遥感监测技术,研究人员可以利用热红外监测技术实时测定地物温度,探测热源。在遥感技术的支持下,研究人员可以绘制区域内等温线,及时掌握等温线变化情况,并对温度变化等因素进行分析,全面加强城市热岛效应的监测。遥感技术能够揭示城市空间结构变化,展现城市的生态发展格局,有助于引导生态城市建设,改善人居环境,调节城市碳排放量,为生态城市建设提供专业性的指导。4遥感技术在大气环境监测中的发展前景遥感技术融合了空间、电子、光学、计算机、生物学、地学等领域技术内容,是现代化高新科技的重要表现形式。近年来,遥感技术在我国环境监测体系中的应用范围愈发广泛,涵盖陆地植被变化监测、城市扩展动态监测、地面水污染监测、海洋生态环境监测、大气监测等多个方面。在未来的发展中,遥感监测技术能够在大气环境监测领域获得更为全面的发展,能够与大数据技术、云计算技术等内容结合,提高数据获取速度和运算水平及运算数据的精确度。目前,被动遥感技术已经和主动遥感技术实现同步运作,两种技术的耦合程度有所提高,在未来的发展中,这两种遥感监测技术将会朝着一体化的方向迈进,遥感技术的监测效果也会大幅度提升。5结语在大气环境监测领域中,遥感监测技术能够全面掌握大气环境的变化动态,结合区域内大气环境的特点对不同的物质进行监测。大气环境监测部门可以将遥感技术和地面调查监测技术相结合,对臭氧层、大气气溶胶、沙尘暴、热岛效应等内容进行监测,全面监测大气环境。当前,大数据技术、云计算技术等现代科技正在不断发展,遥感技术能够与其他科技手段相结合,向集成化、智能化、定量化、精细化的方向发展,进一步推动大气环境的监督和治理。
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