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(gè)原理來探測(cè)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(yuǎn)距離識(shí)別物體。遙感的工作過程是通過遙感平臺(tái)遠(yuǎn)載的傳感器來探測(cè)地物電磁波特性。遙感平臺(tái)的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。常用的遙感平臺(tái)為衛(wèi)星、飛機(jī)和氣球等，當(dāng)在地面試驗(yàn)時(shí)，還會(huì)用到像三角架這樣簡單的遙感平臺(tái)。傳感器是安裝在遙感平臺(tái)上探測(cè)物體電磁波的儀器。針對(duì)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(cè)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(huì)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(cè)、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、全球變化研究等等許多方面具有顯而易見的優(yōu)勢(shì)，正處于飛速發(fā)展中。更理想的平臺(tái)、更先進(jìn)的傳感器和圖像處理技術(shù)正在不斷地發(fā)展，以促進(jìn)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(cè)數(shù)據(jù)，包括RADASAT、SPOT、EOSAT等，其中EOSAT能提供分辨率達(dá)一米的衛(wèi)星影象數(shù)據(jù)，這大大促進(jìn)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(jìn)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(qiáng)大的圖象處理工具。我國已有不少研究機(jī)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(cè)與規(guī)劃、荒漠化監(jiān)測(cè)等重大項(xiàng)目，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(dòng)態(tài)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)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(cè)、生物量評(píng)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(xiàn)，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(cè)方面的應(yīng)用舉例如下:(1)大氣污染監(jiān)測(cè)。在大比例尺的遙感圖像上，可以直接統(tǒng)計(jì)煙囪的數(shù)量、直徑、分布以及機(jī)動(dòng)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(shí)測(cè)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(shí)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(jìn)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(yàn)，還在攀枝花、沈陽、洛陽、西安、太原等城市進(jìn)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(shí)相的遙感信息，檢驗(yàn)其對(duì)水、熱、植物污染的監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)城市環(huán)境質(zhì)量的主要依據(jù);同時(shí)，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(kuò)散范圍，指示污染程度，可以作為經(jīng)常監(jiān)測(cè)城市環(huán)境的生物標(biāo)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(cè)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(jìn)行城市環(huán)境檢測(cè)，應(yīng)用結(jié)果表明:彩紅外片對(duì)檢測(cè)大氣污染源、研究大氣污染對(duì)植物生態(tài)影響均有良好效果，對(duì)水污染中出現(xiàn)富營養(yǎng)化也有明顯反映。天然彩色片對(duì)研究水污染、檢測(cè)污染源范圍分布、確定污染等級(jí)效果良好。但上述像片難以檢測(cè)水體的油污染。由于環(huán)境監(jiān)測(cè)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(dòng)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(dòng)力學(xué)所產(chǎn)生的時(shí)間與空間變化，達(dá)到解釋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，查明來龍去脈的目的，因此有待于對(duì)遙感信息的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用。