環境遙感

環境遙感是利用各種遙感技術，對自然與社會環境的動態變化進行監測或作出評價與預報的統稱。由於人口的增長與資源的開發、利用，自然與社會環境隨時都在發生變化，利用遙感多時相、周期短的特點，可以迅速為環境監測、評價和預報提供可靠依據。

環境遙感通過攝影和掃描兩種方法獲得環境污染的遙感圖像。遙感技術在環境領域的套用，目前主要體現在大面積的巨觀環境質量和生態監測方面，在大氣環境質量、水體環境質量和植被生態監測等方面中都有比較廣泛的套用。

基本介紹

• 中文名：環境遙感
• 外文名：environmental remote sensing;
• 屬性：遙感技術
• 目的：探測地球表層環境的現象及其動態
• 起源：1967年
• 方法：攝影和掃描

環境遙感起源

“環境遙感”一詞於1962年開始在國際科技文獻中出現。1964年美國國家航空和航天局、國家科學院和海軍海洋局聯合發起舉行“空間地理學”的專題討論會，討論如何從空間研究地球環境，提出一個以地球為目標的空間觀測規劃。1964年10月一架裝有微波輻射儀、攝影測量照相機、多光譜照相機、紫外照相機、紅外掃瞄器、都卜勒雷達等遙感儀器的遙感飛機投入使用。1967年在美國國家航空和航天局主持下制定地球資源和環境觀測計畫，並製成“地球資源技術衛星”（後改稱陸地衛星）。衛星每18天將整個地球拍攝一遍，獲得大量環境信息。

攜帶遙感儀器的飛機（或氣球）的飛行高度一般不超過20公里，人造衛星（或空間載人飛船和火箭）的飛行高度一般為幾百公里。航空和航天飛行證明，地球的大氣、陸地和海洋環境中不少現象及其運動變化都能用遙感儀器進行觀測，因此就出現了對大氣、陸地和海洋環境進行遙感監測的環境衛星系列。美國已發射各種氣象衛星、陸地衛星和海洋衛星，對地球環境進行全面監測。

觀測方法

環境遙感是通過攝影和掃描兩種方法獲得環境污染的遙感圖像的。攝影有黑白全色攝影、黑白紅外攝影、天然彩色攝影和彩色紅外攝影。彩色紅外攝影效果最好，獲得的環境污染影像輪廓清晰，能鑑別出各種農作物和其他植物受污染後的長勢優劣。掃描主要是多光譜掃描和紅外掃描，用於觀測河流、湖泊、水庫、海洋的水體污染和熱污染有較好效果。在紅外掃描圖像上常能發現污水排入水體後的影響範圍和擴散特徵。

航空和航天遙感對環境污染的監測可做到大面積同步，這是別的手段所做不到的。環境衛星可每隔一定時段對地面重複成像，進行連續監測，掌握環境污染的動態變化，預報污染髮展趨勢，這是遙感手段研究環境的獨特之處。

環境衛星

環境衛星的任務是定時提供全球或局部地區的環境圖像，從而取得地球的各種環境要素的定量數據。這種數據是每隔一定時段的觀測記錄，具有動態性。環境衛星能向區域接收中心輸送所收集的資料，並由區域接收中心匯總提供有關部門使用。

衛星環境遙感圖片

環境衛星的飛行軌道一般有兩種。一種是近地極太陽同步圓形軌道，陸地衛星用的就是這種軌道。軌道儘可能靠近地極並呈圓形，能保證在同一地方時經過觀測點上空，以便具有相同的照明條件和足夠的太陽輻射能量，較好地獲得全球環境圖像。二是地球同步圓形軌道，有的氣象衛星用的就是這種軌道。這種衛星在地球赤道平面內沿圓形軌道運行，運行方向和地球自轉方向相同，繞地球一周時間為24小時，與地球自轉同步。這種衛星相對靜止在地球赤道上空的一個點上，對大面積地球環境進行連續監測。

套用

法國、日本、美國都已套用遙感技術研究環境。中國自1980年起開始比較系統地套用遙感技術探測天津市和渤海灣海面的污染特徵。

遙感技術在環境領域的套用，目前主要體現在大面積的巨觀環境質量和生態監測方面，在大氣環境質量、水體環境質量和植被生態監測等方面中都有比較廣泛的套用。

大氣環境遙感

氣象衛星除能提供衛星雲圖進行天氣研究以外，也能對河流排泄的泥沙混濁流和海上漂油進行監測。利用陸地衛星圖像可分析工廠的煙塵污染，如在陸地衛星相片上能清楚地看到炭黑廠的黑煙塵。衛星遙感可在瞬間獲取區域地表的大氣信息，用於大氣污染調查，可避免大氣污染時空易變性所產生的誤差，並便於動態監測。大氣環境遙感主要套用在氣溶膠、臭氧、城市熱島、沙塵暴和酸沉降等方面監測研究之中。由於在遙感信息中，大氣污染信息是疊加於多變的地面信息之上的弱信息，常規的信息提取方法均不適用，因此多年來該方向的研究進展緩慢。

陸地環境遙感

陸地衛星上也反映大面積水質差異變化。因為水的溫度、密度、顏色、透明度等的變化往往導致水體反射光能量變化，並在遙感圖像上反映出來。如海面受到污染後，被油污覆蓋的水面，蒸發受到抑制，溫度高於四周水面，在遙感圖像上，油污處出現淺色。從衛星相片上可發現大工廠排出的廢水有時形成一股污染流,產生周期性的水團運動,形成複雜的水混合和擴散現象。水體受污染後，水的物理、化學和生物特性都有變化。富營養化的水體中某些藻類繁殖生長，這在遙感圖像上也能反映出來。工業廢水、廢渣有時形成地面污染，範圍一般較小，從比例尺較大的航空遙感圖像可以發現這種現象，並能測出污染的面積，判明污染的特徵。比例尺較小的衛星圖像有時也能看到地面污染的大致輪廓。天津塘沽區天津鹼廠的鹽泥堆在衛星圖像上是一塊光譜反射率很高的白斑。

海洋環境遙感

海洋衛星能夠監測海洋表層的許多污染狀況。海洋遙感覆蓋面積大，具有同時性，能夠幾乎在同等條件下把獲得的資料同船舶測點取樣進行對比，能連續、長期而且快速地觀測海洋的特點，而且可以得到用船舶觀測法不能完整觀測到的海洋特徵，如海洋表面水溫、海流移動、海水分布、波浪、沿海岸泥沙混濁流，以及赤潮、海面油污染等。在進行海洋遙感的同時，仍可利用水面艦船、浮標、海濱研究站，以及採取潛水等方式配合觀測，使遙感獲得的資料能得到驗證和更好的利用。美國1978年 6月發射第一顆海洋衛星,每36小時的觀測面覆蓋全球海洋面積達95%。海洋衛星裝有微波和紅外儀器等。海洋遙感所得圖像能識別出浮游生物富集區位置、赤潮、各種自然和人為原因造成的混濁流、傾倒的垃圾污物、河口地區及沿海地帶的環境特徵、海上油污等。

法國、日本、美國都已套用遙感技術研究環境。中國自1980年起開始比較系統地套用遙感技術探測天津市和渤海灣海面的污染特徵。

遙感技術在環境領域的套用，目前主要體現在大面積的巨觀環境質量和生態監測方面，在大氣環境質量、水體環境質量和植被生態監測等方面中都有比較廣泛的套用。

水環境遙感

水色遙感的目的是試圖從感測器接收的輻射中分離出水體後向散射部分，並據此提取水體的組分信息。水環境遙感的任務是通過對遙感影像的分析，獲得水體的分布、泥沙、葉綠素、有機質等的狀況和水深、水溫等要素信息，從而對一個地區的水資源和水環境等做出評價。目前，水質參數的反演研究主要還是基於統計關係的定量反演或定性反映水污染狀況，因此，水質參數遙感反演機理的研究有待於加強。

植被生態遙感

植被生態調查是遙感的重要套用領域。植被是環境的重要組成因子，也是反映區域生態環境的最好標誌之一，同時也是土壤、水文等要素的解譯標誌。植被解譯的目的是在遙感影像上有效地確定植被的分布、類型、長勢等信息，以及對植被的生物量做出估算，因而，它可以為環境監測、生物多樣性保護及農業、林業等有關部門提供信息服務。

衛星環境遙感圖片 全球植被生長狀態監測

土壤遙感

土壤是覆蓋地球表面的具有農業生產力的資源，它還與很多環境問題相關，比如流域非點源污染、沙塵暴等。地球的岩石圈、水圈、大氣圈和生物圈與土壤相互影響、相互作用。土壤遙感的任務是通過遙感影像的解譯，識別和劃分出土壤類型，製作土壤圖，分析土壤的分布規律。

此外，土地覆被/土地利用是人類生存和發展的基礎，也是流域（區域）生態環境評價和規劃的基礎。同時，土地覆被/土地利用變化（LUCC）是目前全球變化研究的重要部分，是全球環境變化的重要研究方向和核心主題。進入20世紀90年代以來，國際上加強了對LUCC在全球環境變化中的研究工作，使之成為目前全球變化研究的前沿和熱點課題。監測和測量土地覆被/土地利用變化過程是進一步分析土地覆被/土地利用變化機制並模擬和評價其不同生態環境影響所不可缺少的基礎。

意義及作用

綜觀遙感技術在環境領域的套用，一方面環境問題為遙感技術的套用提供了舞台，另一方面環境問題的研究也促進了遙感技術的進一步發展。這兩個方面相互促進，使作為環境科學和遙感科學的交叉學科的環境遙感成為研究熱點之一。目前，環境遙感已經成為全球性、區域（流域）性乃至城市層次的生態環境問題研究的重要手段，為生態環境規劃和環境系統研究提供了強有力的工具。