遥感技术在大气环境监测中的应用19272

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1、遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低且便于进行长期的动态监测等优势还能发现有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态它不但可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的大气环境变化和大气环境污染也可以实时、快速跟踪和监测突发性大气环境污染事件的发生、发展以便及时制定处理措施减少大气污染造成的损失。因此遥感监测作为大气环境管理和大气污染控制的重要手段之一正发挥着不可替代的作用。1大气环境遥感监测技术的基本原理遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它最重要的作用是不需

2、要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量快速进行污染源的定点定位污染范围的核定污染物在大气中的分布、扩散等从而获得全面的综合信息。根据所利用的波段遥感监测技术主要分为紫外、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三种类型。大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一在业务上不同于常规气象要素的监测。常规气象要素遥感监测1主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率云量和云层厚度和长波辐射、风风速和风向、地球辐射收支的测量等。而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧O3、CO2、SO2、甲烷CH4等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的

3、三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征如影响水汽分布的主要光谱波长在017μmO3在0155～0165μm之间存在一个明显的吸收带等因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明在卫星遥感中有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分即位于可见光范围内的0140～0175μm的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm波段处。2大气环境遥感监测技术的应用大气环境遥感监测技术按其工作方式可分

4、为被动式遥感监测和主动式遥感监测被动式遥感监测主要依靠接收大气自身所发射的红外光波或微波等辐射而实现对大气成分的探测主动式遥感监测是指由遥感探测仪器发出波束、次波束与大气物质相互作用而产生回波通过检测这种回波而实现对大气成分的探测。由于主动式大气探测仪器既要发射波束又要接收回波通常将这种方式称为雷达工作方式。根据遥感平台的不同大气环境遥感监测又可分为天基、空基遥感和地基遥感。天基、空基遥感是以卫星、宇宙飞机、飞机和高空气球等为遥感平台地基遥感则是以地面为主要遥感平台。本文将根据大气环境遥感监测技术的工作方式和遥感平台的不同从四个方面来介绍大气环境遥感监测技术在实际中的应用

5、。2.1大气环境的被动式空基遥感监测目前利用被动式空基遥感对大气环境监测主要包括:对臭氧层的监测对大气气溶胶和温室气体如CO2、甲烷CH4的监测对大气主要污染物、大气热污染源以及突发性大气污染事故如沙尘暴等的监测。大气环境污染主要体现在大气污染物上大气污染物的种类约有数千种已发现有危害作用而被人们注意到的有一百多种其中大部分为有机物。本文为了论述的方便将大气污染的主要污染物按污染区域及污染性质分为三大类第一类为区域性污染的大气污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、大气颗粒物包括可吸入颗粒物、有机污染物等第二类为灾害性大气污染如沙尘暴、有毒气体的泄漏等第三类为在全球变化中起着不可

6、忽视作用的污染物如对流层气溶胶、臭氧O3、CO2、甲烷CH4等。本文将针对以上三大类污染物来介绍被动式空基遥感在大气环境监测中的应用。21111区域性大气污染物的被动式空基遥感监测利用遥感对大气环境进行监测的其中一个方面是对区域性大气污染物的监测然而区域性大气污染信息是叠加于多变的地面信息之上的微弱信息这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别提取非常困难一般的地物提取方法均不实用。目前常用的方法主要有两类一类是根据污染地区地物反射率发生变化边界模糊的情况来对大气污染情况进行估计23另一类是间接方法主要根据树叶中SO2等污染物含量与遥感数据中植被指数的关系估计大气污染的情况4

7、。王雪梅、邓孺孺等5分析了卫星遥感像元信息构成的物理机制将像元信息概化为土壤、植被、水体等基本信息类型的线性集合与污染气体SO2NOx信息的简单叠加首次从TM卫星数据直接定量提取珠江口地区大气污染气体累加浓度信息。实验结果表明所提取的污染信息满足精度要求。有学者67用红外航片资料研究了环境污染区与植被的响应关系指出受污染杨树与正常健康的杨树相比光谱发射率在近红外波段017～111有较大幅度的下降而在红波段016～017则有所增加叶绿素指数也迅速减少因此叶绿素指数可成为反映大气污染的一个重要指标。L.BRUZZONE8等利用搭载