環(huán)境科學(xué)3S技術(shù)作用

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一、遙感(RS)技術(shù)

1、遙感技術(shù)簡介

“遙感”是根據(jù)“不同物體的電磁波不同”這個原理來探測地表物體反射或發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠距離識別物體。遙感的工作過程是通過遙感平臺遠載的傳感器來探測地物電磁波特性。遙感平臺的作用就是穩(wěn)定地運載傳感器。常用的遙感平臺為衛(wèi)星、飛機和氣球等，當(dāng)在地面試驗時，還會用到像三角架這樣簡單的遙感平臺。傳感器是安裝在遙感平臺上探測物體電磁波的儀器。針對不同的應(yīng)用和波段范圍，人們已經(jīng)研究出很多種傳感器，探測和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。傳感器會把這些電磁輻射按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后，要經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理，才能提供給不同的用戶使用，用戶用這些處理過的影像開展自己的工作。由于遙感在地表資源環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測、全球變化研究等等許多方面具有顯而易見的優(yōu)勢，正處于飛速發(fā)展中。更理想的平臺、更先進的傳感器和圖像處理技術(shù)正在不斷地發(fā)展，以促進遙感在更廣泛的領(lǐng)域里發(fā)揮更大的作用。我國在九五期間增加接收五顆衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，包括RADASAT、SPOT、EOSAT等，其中EOSAT能提供分辨率達一米的衛(wèi)星影象數(shù)據(jù)，這大大促進遙感技術(shù)在我國的應(yīng)用。在遙感圖像處理軟件方面，由ERDAS公司研究制的ERDASIMAGINF遙感圖像處理軟件，以其先進的圖像處理技術(shù)，友好、靈活的用戶界面和操作方式，面向廣闊應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品模塊，服務(wù)于不同層次用戶的模型開展工具，以及高度的圖象處理和地理信息系統(tǒng)(IP/GIS)集成功能，為遙感及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的用戶提供了內(nèi)容豐富而功能強大的圖象處理工具。我國已有不少研究機構(gòu)或生產(chǎn)部門將該遙感圖像處理軟件系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境變化監(jiān)測與規(guī)劃、荒漠化監(jiān)測等重大項目，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

2、遙感技術(shù)的應(yīng)用

遙感技術(shù)在資源詳查、資源利用動態(tài)、災(zāi)害監(jiān)測與評估等方面已得到較廣泛應(yīng)用。而在海洋資源開發(fā)與環(huán)境監(jiān)測、生物量評估與可持續(xù)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，在全球環(huán)境變化與區(qū)域持續(xù)發(fā)展能力建設(shè)方面的貢獻，只是剛剛起步。遙感在城市環(huán)境污染調(diào)查與環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用舉例如下:(1)大氣污染監(jiān)測。在大比例尺的遙感圖像上，可以直接統(tǒng)計煙囪的數(shù)量、直徑、分布以及機動車輛的數(shù)量、類型，找出其與燃煤、燒油量的關(guān)系，求出相關(guān)系數(shù)，并結(jié)合城市實測資料以及城市氣象、風(fēng)向頻率、風(fēng)速變化等因素，則能夠估算城市大氣狀況。(2)水污染調(diào)查。由于溶解或懸浮與水中的污染成份濃度不同，使水體顏色、密度、透明度和溫度產(chǎn)生差異，導(dǎo)致水體反射光能量的變化，而在遙感圖像上，能反映為色調(diào)、灰諧、形態(tài)、紋理等特征的差別，根據(jù)這些影像顯示，一般可以識別水體的污染源、污染范圍、面積和濃度。(3)熱污染。利用熱紅外遙感圖像能夠?qū)Τ鞘械臒釐u效應(yīng)進行有效的調(diào)查。我國在沿海城市地區(qū)(天津、北京、上海、廣州以及一些河口三角洲如黃河、長江及珠江等三角洲地區(qū))完成了遙感應(yīng)用試驗，還在攀枝花、沈陽、洛陽、西安、太原等城市進行了城市環(huán)境遙感，取得了良好的效果。例如198Q年在天津曾試用不同高度和多種時相的遙感信息，檢驗其對水、熱、植物污染的監(jiān)測范圍和限度，證明通過熱紅外圖像研究城市熱力景觀效應(yīng)和熱島效應(yīng)，可以綜合反映城市工業(yè)布局、建筑密度和綠地水域的環(huán)境效應(yīng)，作為評價城市環(huán)境質(zhì)量的主要依據(jù);同時，以韭菜和樹木生態(tài)季相規(guī)律的異常，追蹤水域和大氣污染的擴散范圍，指示污染程度，可以作為經(jīng)常監(jiān)測城市環(huán)境的生物標志。通過紅外遙感，還獲得了海河下游海水倒灌，沿岸污水滲漏的紅外圖像，查明了塘沽新港的污水回游和富營養(yǎng)化。通過航空像片，監(jiān)測了主要街道的車流、車速和密度。在廣州采用彩紅外和天然彩色航空像片進行城市環(huán)境檢測，應(yīng)用結(jié)果表明:彩紅外片對檢測大氣污染源、研究大氣污染對植物生態(tài)影響均有良好效果，對水污染中出現(xiàn)富營養(yǎng)化也有明顯反映。天然彩色片對研究水污染、檢測污染源范圍分布、確定污染等級效果良好。但上述像片難以檢測水體的油污染。由于環(huán)境監(jiān)測不僅著眼與物質(zhì)的空間分布，還要追蹤物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)換的動態(tài)規(guī)律，即由二維、三維研究延伸到多維分析，從而反是地球動力學(xué)所產(chǎn)生的時間與空間變化，達到解釋運動現(xiàn)象，查明來龍去脈的目的，因此有待于對遙感信息的進一步開發(fā)和應(yīng)用。