第一篇：水環(huán)境檢測和遙感

摘 要: 遙感技術在水環(huán)境監(jiān)測方面得到了日益廣泛的應用，不同含量和類別的水質參數(shù)的水體光譜特征不同, 這使得遙感影像能用于水體水質的監(jiān)測。簡要介紹了水體水質監(jiān)測中遙感應用研究的發(fā)展和現(xiàn)狀，闡述了水質遙感監(jiān)測原理與方法、常用的遙感數(shù)據(jù)和幾種主要水質參數(shù)的遙感監(jiān)測進展，討論了目前遙感在水質監(jiān)測應用中存在的問題和未來該領域研究的重點。

關 鍵 詞: 遙感;水環(huán)境監(jiān)測;水污染

1.引言

隨著工農業(yè)生產的發(fā)展,江河湖海的各種水體受污染的程度不斷加重。它們包括生活廢水污染、泥沙等懸浮固體污染、石油污染、重金屬污染、富營養(yǎng)化污染和熱污染等。它們對人類社會的危害是十分嚴重的。因此,對這些污染進行監(jiān)測非常重要。隨著遙感技術的進步,遙感監(jiān)測在水環(huán)境等領域的應用已引起環(huán)境保護等部門較廣泛的重視。國內外通過各方面的努實踐認為,各種水體污染在遙感圖像上都有不同程度的反映(除有的不清晰外)。因此目前,遙感已成為我們用以監(jiān)測水環(huán)境的依據(jù),而其在水環(huán)境監(jiān)測中的應用也是一先進的技術途徑。2.水環(huán)境污染

中國環(huán)境監(jiān)測總站提供的資料表明,近10 年來, 我國的水污染成分發(fā)生了顯著變化:無機污染減少,有機污染上升;工業(yè)污染下降,生活污染和面源污染增加?？傊壳?我國水環(huán)境面臨三大問題: ①主要污染物排放量遠遠超過水環(huán)境容量;②江河湖泊普遍遭受污染;③生態(tài)用水缺乏,水環(huán)境惡化加劇。水污染的現(xiàn)狀可以表明,我國水環(huán)境污染形勢嚴峻。因此,加大保護水資源的力度,提高水環(huán)境監(jiān)測效率的工作勢在必行。

水環(huán)境是由地球表層水圈所構成的環(huán)境，它包括在一定時間內水的數(shù)量、空間分布、運動狀態(tài)、化學組成、生物種群和水體的物理性質。水環(huán)境是一個開放系統(tǒng)，它與土壤－巖石圈、大氣圈、生物圈乃至宇宙空間之間存在著物質和能量的交換關系。

水環(huán)境的遙感監(jiān)測多是對地表各種水體進行空間識別、定位、及定量計算面積、體積或模擬水體動態(tài)變化。隨著遙感基礎研究的進展，對水體本身的光譜特性有了深入研究，同時進行許多水質光譜數(shù)據(jù)測試。對水體的遙測也轉換到水體屬性特征參數(shù)的定量測定，如水深的控制、懸浮泥沙濃度的測定、和綠素含量的測定，以及污染狀況的監(jiān)測等。[1.2] 3.遙感水質監(jiān)測方法

水體因為各組分及其含量的不同造成水體的吸收和散射的變化，使一定波長范圍反射率顯著不同，是定量估測內陸水體水質參數(shù)的基礎。水質遙感監(jiān)測常用的方法有3種：物理方法、經(jīng)驗方法和半經(jīng)驗方法。

3．1 物理方法

物理方法是以由輻射傳輸理論提出的上行輻射與水體中光學活性物質特征吸收和后向散射特性之間的關系為基礎，利用遙感測量得到的水體反射率反演水體中各組分的特征吸收系數(shù)和后向散射系數(shù)，并通過水體中各組分濃度與其特征吸收系數(shù)、后向散射系數(shù)相關聯(lián)，反演水體中各組分的濃度[3]。在實際的研究工作中，由于物理方法所要求的數(shù)據(jù)源難以滿足，物理方法中的很多模型都只能采用經(jīng)驗的關系，基于物理方法得到的水質參數(shù)算法精度并不是很高。

3．2 經(jīng)驗方法

經(jīng)驗方法是伴隨著多光譜遙感數(shù)據(jù)應用于水質監(jiān)測而發(fā)展起來的一種方法。經(jīng)驗方法基于經(jīng)

驗或遙感波段數(shù)據(jù)和地面實測數(shù)據(jù)的相關性統(tǒng)計分析，選擇最優(yōu)波段或波段組合數(shù)據(jù)與地面實測水質參數(shù)值通過統(tǒng)計分析得到算法，進而反演水質參數(shù)。國內外學者利用經(jīng)驗方法開展了很多內陸水體水質遙感監(jiān)測，在特定的水域研究中取得了一定的成功[4．5]。但由于水質參數(shù)與遙感數(shù)據(jù)之間的事實相關性不能保證，算法的精度通常不高且具有時間和空間特殊性。3．3 半經(jīng)驗方法

半經(jīng)驗方法是隨著高光譜遙感技術在水質監(jiān)測中的應用發(fā)展起來的。半經(jīng)驗方法根據(jù)非成像光譜儀或機載成像光譜儀測量的水質參數(shù)光譜特征選擇估算水質參數(shù)的最佳波段或波段組合，然后選用合適的數(shù)學方法建立遙感數(shù)據(jù)和水質參數(shù)間的定量經(jīng)驗性算法。半經(jīng)驗方法是自20世紀90年代以來最常用的水質遙感監(jiān)測方法。國內外很多的學者利用這種方法對湖泊、水庫的水質參數(shù)如總懸浮物、葉綠素a、黃色物質以及與之相關的可見度、混濁度進行監(jiān)測和評價，并且得到了較高的監(jiān)測精度[6.7.8]。

遙感水質監(jiān)測方法20世紀80年代前以物理方法為主，80～90年代以經(jīng)驗方法為主，90年代后以半經(jīng)驗方法為主，經(jīng)歷了物理方法一經(jīng)驗方法一半經(jīng)驗方法的過程，其發(fā)展過程是與遙感技術的發(fā)展緊密結合在一起的。經(jīng)驗方法、半經(jīng)驗方法都是通過對航空航天遙感數(shù)據(jù)、與其(準)同步的地面水質波譜數(shù)據(jù)、實驗室水質分析數(shù)據(jù)進行適當?shù)慕y(tǒng)計分析反演水質參數(shù)，影響算法精度的主要因素有遙感數(shù)據(jù)的波段設置和統(tǒng)計分析技術。.水質遙感監(jiān)測的原理

遙感獲取水質參數(shù)的方法是通過分析水體吸收和散射太陽輻射能形成的光譜特征與水質指標濃度之間的關系實現(xiàn)的。圖1 反映了電磁波與水體相互作用的輻射傳輸過程:太陽輻射到達氣-水界面, 一部分被反射, 而另一部分則折射進入水體內部, 這部分入射光在水面下被多種分子散射和吸收, 由于溶解或懸浮于水中的污染成分和濃度不同, 使水體的顏色、密度、透明度和溫度等產生差異, 導致水體反射能量的變化。

5.遙感技術在水污染監(jiān)測方面的應用

（1）利用紅外掃描儀監(jiān)視石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高達1000萬噸，利用多光譜航片可對海面石油污染進行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像，特別是數(shù)字密度分割圖，可以更準確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區(qū)分出層次來，這有利于用航空遙感對海面油的擴散分布和半定量研究。濃度大的地方是黃色，往外擴散的油膜變薄，呈黃紫混在一起的顏色，再往外擴散的油膜就更薄些呈紫色。通過對污染發(fā)生后各天的氣象衛(wèi)星圖像的對比分析，確定油膜的漂移方向，計算出其擴散速度和擴散面積。

（2）利用遙感技術監(jiān)測水體富營養(yǎng)化

浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用，當水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化時，我們就可以利用遙感技術推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區(qū)的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復合光譜，另外有機或無機顆粒物也會吸收入射光，影響水體的透明度。（3）通過遙感技術調查廢水污染和泥沙污染

廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬別，特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣，可以用多光譜合成圖像進行監(jiān)測。水中懸浮泥沙的濃度和粒徑增大，水體反射量也會相應增加，反射峰隨之紅移，定量判讀懸浮泥沙濃度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）應用紅外掃描儀監(jiān)測水體熱污染

應用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調。冷水和冰輻射能量少，呈深色調。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學技術和計算機對熱圖像作密度分割，根據(jù)少量的同步實測水溫，畫出水體等溫線。

（5）通過遙感技術分析水域的分布變化和水體沼澤化

水體總體反射率較低，選擇1.55～1.75微米波段的多時域影像可以分析水域的分布變化。沼澤化在時域圖像上反映為水體面積縮小，從水體向邊緣有規(guī)律變化，顯示出不同程度的植被特征。

6．水體的光譜特征

太陽輻射到達水面后，—部分被水面直接反射回空中形成水面反射光，它的強度與水而狀況有關，但除了發(fā)生鏡面反射的情況之外，一般僅占到入射光的3.5％左右；其余光透射進水中，大部分被水體吸收，部分被水體懸浮泥沙和有機生物散射，構成水體散射光，其中返回水面的部分稱后向散射光；部分透過水層，到達水底再反射，構成水底反射光，這部分光與后向散射光一起組成水中光，回到水面再折向空中，所以遙感器接收到的光包括水面反射光和水中光（當然還有天空散射光）（參見圖6.1）。一般清水的反射率在可見光區(qū)都很低（僅藍光波段稍高），以后隨波長增加而進一步降低，至0.75μm以后的紅外波段水幾乎成了全吸收體。泥沙含量很高的混濁水，在可見光的反射率明顯提高了，提高的幅度隨懸浮泥沙的濃度與粒徑而增加。圖6.2展示了不同泥沙含量水樣的光譜反射曲線。從圖中可以看比，隨著泥沙含量的增高，水體反射率急劇增其最高反射率則有黃綠光區(qū)向紅光和近紅外區(qū)移動的趨勢。因此，0.6μm-0.7μm左右是定量分析懸浮泥沙的最佳波段之一。

在清澈的水體中，水底的反射光和水中的散射光強度，與水的深度呈良好的負相關。據(jù)測定，清潔水對0.47μm~0.55μm左右的光譜散射作用最弱，消散系數(shù)最小，即穿透能力最強，故可以認為0.47μm~0.55μm是遙感探測清潔水深的最佳波段。

近年我國部分水域遭受不問程度的污染，其中最普遍的是水體富營養(yǎng)化，促使藻類等水生生物大量繁殖。水生生物體中的葉綠素與藻膽素等會改變純水在近紅外波段的強吸收性，使曲線多少顯示出近紅外的“陡坡”效應（參見圖6.3），其程度則取決于水生生物量的多寡。由此提供了遙感監(jiān)測海洋赤潮和湖泊富營養(yǎng)化暴發(fā)水華的依據(jù)。

7.水質遙感存在的問題與發(fā)展趨勢

7.1 存在的問題：①多數(shù)限定于定性研究，或進行已有的航空和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析，卻很少進行定量分析。②監(jiān)測精度不高，各種算法以經(jīng)驗、半經(jīng)驗方法為主。③算法具有局部性、地方性和季節(jié)性，適用性、可移植性差。④監(jiān)測的水質參數(shù)少，主要集中在懸浮沉積物、葉綠素和透明度、渾濁度等參數(shù)。⑤遙感水質監(jiān)測的波段范圍小，多集中于可見光和近紅外波段范圍，而且光譜分辨率大小不等，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究。

7.2 發(fā)展趨勢

7.2.1 建立遙感監(jiān)測技術體系。研究利用新型遙感數(shù)據(jù)進行水質定量監(jiān)測的關鍵技術與方法，形成一個標準化的水安全定量遙感監(jiān)測技術體系，針對不同類型的內陸水體，建立多種水質參數(shù)反演算法，實現(xiàn)實驗遙感和定量遙感的跨躍，從中獲得原始創(chuàng)新性的成果。

7.2.2加強水質遙感基礎研究。加深對遙感機理的認識，特別是水質對表層水體的光學和熱量特征的影響機理上，以進一步發(fā)展基于物理的模型，把水質參數(shù)更好的和遙感器獲得的光學測量值聯(lián)系起來；加深目視解譯和數(shù)字圖象處理的研究，提高遙感影象的解譯精度；增強高光譜遙感的研究，完善航空成像光譜儀數(shù)據(jù)處理技術。7.2.3 開展微波波段對水質的遙感監(jiān)測。常規(guī)水質遙感監(jiān)測波段范圍多數(shù)選擇在可見光或近紅外，尤其是缺乏微波波段表面水質的研究情況。將微波波段與可見光或近紅外復合可提高對表面水質參數(shù)的反演能力。

7.2.4 拓寬遙感水質監(jiān)測項?，F(xiàn)階段水質遙感局限于某些特定的水質參數(shù)，葉綠素、懸浮物及與之相關的水體透明度、渾濁度等參數(shù)，對可溶性有機物、COD等參數(shù)光譜特征和定量遙感監(jiān)測研究較少，拓寬遙感監(jiān)測項是今后的發(fā)展趨勢之一。應加強其他水質參數(shù)的光譜特征研究，以擴大水質參數(shù)的定量監(jiān)測種類，進一步建立不同水質參數(shù)的光譜特征數(shù)據(jù)庫。

7.2.5 提高水質遙感監(jiān)測精度。研究表明利用遙感進行水質參數(shù)反演，其反演精度、穩(wěn)定度、空間可擴展性受遙感波段設置影響較大，利用星載高光譜數(shù)據(jù)進行水質參數(shù)反演，對其上百的波段寬度為10nm左右的連續(xù)波段與主要水質參數(shù)的波譜響應特性進行研究，確定水質參數(shù)診斷性波譜及波段組合，形成構造水質參數(shù)遙感模型和反演的核心技術，提高水質監(jiān)測精度。

7.2.6 擴展水質遙感監(jiān)測模型空間。系統(tǒng)深入的研究水質組分的內在光學特性，利用高光譜數(shù)據(jù)和中、低分辨率多光譜數(shù)據(jù)進行水質遙感定量監(jiān)測機理研究，進行水質組分的定量提取和組分間混合信息的剝離，消除水質組分間的相互干擾，建立不受時間和地域限制的水質參數(shù)反演算法，形成利用中內陸水體水質多光譜遙感監(jiān)測方法和技術研究低分辨率遙感數(shù)據(jù)進行大范圍、動態(tài)監(jiān)測的遙感定量模型。7.2.7 改進統(tǒng)計分析技術。利用光譜分辨率較低的寬波段遙感數(shù)據(jù)得到的水質參數(shù)算法精度都不是很高，可以借鑒已在地質、生態(tài)等領域應用的混合光譜分解技術，人工神經(jīng)網(wǎng)絡分類技術等，充分挖掘水質信息，建立不受時間和地域限制的水質參數(shù)反演算法，提高遙感定量監(jiān)測精度。

7.2.8 綜合利用“3S”技術。利用遙感技術視域廣，信息更新快的特點，實時、快速地

提取大面積流域及其周邊地區(qū)的水環(huán)境信息及各種變化參數(shù)；GPS為所獲取的空間目標及屬性信息提供實時、快速的空間定位，實現(xiàn)空間與地面實測數(shù)據(jù)的對應關系；GIS完成龐大的水資源環(huán)境信息存儲、管理和分析。將“3S”技術在水質遙感監(jiān)測中綜合應用，建立水質遙感監(jiān)測和評價系統(tǒng)，實現(xiàn)水環(huán)境質量信息的準確、動態(tài)快速發(fā)布，推動國家水安全預警系統(tǒng)建設。

結論

遙感監(jiān)測的項目增多、分辨率提高、解譯性能增強,逐漸占據(jù)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡的重要地位。為了發(fā)揮遙感技術在環(huán)境保護領域中的作用,結合國內外遙感技術發(fā)展的實際情況,深化環(huán)境遙感方面的應用研究十分必要。為了提高我國環(huán)境保護的科技水平,使我國的環(huán)境監(jiān)測和保護水平再上一個新的臺階,環(huán)境保護總的環(huán)境遙感需求是:利用衛(wèi)星遙感技術。隨著衛(wèi)星遙感技術的發(fā)展和人們對環(huán)境保護的重視,衛(wèi)星遙感將在環(huán)境保護領域中發(fā)揮更大的作用。希望衛(wèi)星遙感在中國環(huán)境監(jiān)測方面盡早步入實現(xiàn)化、業(yè)務化階段,為中國的環(huán)境保護工作發(fā)揮作用。參考文獻: [ 1 ] 施益強,陳崇成,陳玲.遙感技術在環(huán)境科學與工程應用中的進展[J ].科技導報,2002 ,12 :25225.[3]lee Z P，Carder K L，Hawes S H，et a1．A model for interpretation of hyperspectral remote—sensing reflectance[J]．Appl Opt，1994，33：5721— 5732． [4]Dekker A G，Peters S W M．The use of the Thematic Mapper for the analysis of eutrophic lakes：a case study in the Netherlands[J]．Int J Re—mote Sensing，1993，14：799—822． [5]Kloiber S M，Brezonik P L，Olmanson L G，et a1．A procedure for regional lake water clarity assessment using Landsat multispectral data[J]．Remote Sensing of Environment，2002，82：38—47．

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第二篇：遙感在環(huán)境檢測中的應用

遙感在環(huán)境檢測中的應用

班級：測繪C111 姓名：鄭廣震 學號：117568

遙感在環(huán)境檢測中的應用

摘要：現(xiàn)階段，由于多方面因素的影響，使得我國的城市環(huán)境污染日益嚴重，各類突發(fā)性環(huán)境污染事故比比皆是，從而導致生態(tài)環(huán)境失衡。環(huán)境監(jiān)測作為控制環(huán)境污染的主要途徑之一，其作用得以彰顯。然而，我國幅員遼闊，僅憑現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測工作站及監(jiān)測技術很難實現(xiàn)全方位監(jiān)測，而且及時性和準確性也難以保證。遙感技術以其自身諸多優(yōu)點，被廣泛應用于各個領域當中，該技術在環(huán)境監(jiān)測方面的效果也比較明顯。基于此點，本文就城市環(huán)境監(jiān)測中遙感技術的應用進行淺談。

關鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；遙感技術；紅外遙感

一、遙感技術概述

遙感技術是從人造衛(wèi)星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環(huán)境和資源的技術。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測技術。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感。把遙感器裝在航天器上進行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務的整套儀器設備稱為遙感系統(tǒng)。航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進行感測，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實時地物信息。因此航空和航天遙感技術在國民經(jīng)濟和軍事的很多方面獲得廣泛的應用。例如應用于氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。

遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，大大推動了遙 感技術的發(fā)展?，F(xiàn)代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環(huán)節(jié)。完成上述功能的全套系統(tǒng)稱為遙感系統(tǒng)，其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多，主要有照相機、電視攝像機、多光譜掃描儀、成象光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。傳輸設備用于將遙感信息從遠距離平臺(如衛(wèi)星)傳回地面站。信息處理設備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數(shù)字圖像處理機等。

遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術的發(fā)展及其在地理學研究中越來越廣泛和深入的應用，已經(jīng)導致這一學科研究方法，特別是地理學研究中空間對象的觀測與信息獲取方法產生了根本性的變化，極大地提高了對地觀測能力和豐富了觀測內容，深化了人們對地理現(xiàn)象的認識。

（一）遙感技術分類

遙感技術主要是指通過物體對電磁波的輻射或反射，不與物體進行直接接觸，遠距離辨識及測量目標對象的一種監(jiān)測技術。按照所使用的監(jiān)測波段不同，該技術可分為以下幾種類型：熱紅外遙感技術、可見光反射紅外遙感技術和微波遙感技術。

（二）遙感技術的特點和作用

遙感技術的特點如下：監(jiān)測速度快、范圍廣、能夠進行長時間動態(tài)監(jiān)測、投入成本低、回報高、無需現(xiàn)場采集樣本、可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)法無法監(jiān)測到的污染源；其較為明顯的作用是可對指定區(qū)域進行跟蹤測量，并且能夠快速獲取與污染有關的全方面信息，如污染源位置、污染范圍、污染物分布及擴散情況、大氣生態(tài)效應等等。（三)遙感技術的優(yōu)越性

探測范圍大：航攝飛機高度可達10km左右；陸地衛(wèi)星軌道高度達到910km左右。一張陸地衛(wèi)星圖像覆蓋的地面范圍達到3萬多平方千米，約相當于我國海南島的面積。我國只要600多張左右的陸地衛(wèi)星圖像就可以全部覆蓋。獲取資料的速度快、周期短。實地測繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復一次；陸地衛(wèi)星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。

受地面條件限制少：不受高山、冰川、沙漠和惡劣條件的影響。

方法多，獲取的信息量大：用不同的波段和不同的遙感儀器，取得所需的信息；不僅能利用可見光波段探測物體，而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進行探測；不僅能探測地表的性質，而且可以探測到目標物的一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力；遙感技術獲取的信息量非常大，以四波段陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像為例，像元點的分辨率為79×57m，每一波段含有7600000個像元，一幅標準圖像包括四個波段，共有3200萬個像元點。

（四）遙感技術的應用范圍

目前，遙感技術已在我國諸多領域內得到廣泛應用，具體包括：農林牧漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測；地質、地理、水文、氣象、海洋等環(huán)境監(jiān)測；城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源勘探、軍事偵察、土地資源管理等等?，F(xiàn)階段，隨著科技水平的發(fā)展速度不斷加快，促進了遙感技術的發(fā)展，該技術目前能夠測出水中大部分微量元素的實際含量，如葉綠素、水溫、泥沙含量以及水色等等，而且其還可以測量出大氣的溫度、濕度以及各種有害氣體的濃度和分布情況，在固體污染物的測量方面也有一定的作用。

城市的飛速發(fā)展帶來了一系列城市污染問題。常規(guī)的人工調查方法由于周期長，耗資大，不能及時反映城市環(huán)境變化的趨勢。而遙感（RS）技術由于具有快速、準確、大范圍和實時地獲取資源環(huán)境狀況及其變化數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，成為城市環(huán)境監(jiān)測的主要手段。

城市環(huán)境是自然環(huán)境和社會環(huán)境綜合作用下的人工環(huán)境。污染物一般可分為化學性、物理性和生物性三大類。其中，現(xiàn)在遙感技術可以有效地監(jiān)測城市中的大氣污染、水污染、地面污染、固體廢物堆場污染和熱污染，并且可以監(jiān)測城市土地利用變化、城市交通、災害預警等方面。

二、遙感技術在城市環(huán)境監(jiān)測中的具體應用

（一）在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用

大氣污染主要是指工業(yè)和生活燃煤排放的廢氣煙塵、粉塵、揚塵以及人工合成物質自然揮發(fā)有毒有害氣體對大氣的破壞。遙感綜合技術在城市環(huán)境監(jiān)測為大氣環(huán)境質量監(jiān)測和評價提供了有效的途徑。根據(jù)遙感影像特征可對大氣污染的范圍、污染源的位置、污染物的擴散途徑進行監(jiān)測結合實地觀測數(shù)據(jù)還可對大氣污染的程度進行測定。常規(guī)的大氣環(huán)境監(jiān)測的做法是在典型區(qū)布點采樣,在室內分析大氣中污染物的含量,并據(jù)此來監(jiān)測和評價大氣環(huán)境質量。量點的監(jiān)測數(shù)據(jù)來評價全區(qū),代表性和可靠性均差。

或者通過對穿過大氣層的太陽直射光和來自大氣和云的散射光以及來自地表的反射光的譜分析,可以測量它們的光譜特征,求出大氣氣體分子的密度,從而確定大氣中廢氣和有毒有害氣體的含量,并可用此來對大氣環(huán)境進行監(jiān)測。災害性大氣污染主要是沙塵暴。衛(wèi)星圖像擁有紅外通道，可以確定沙塵暴的位置,同時它所具有的高時間分辨率(如1小時重返),更有利于大尺度監(jiān)測沙塵暴的運動軌跡。目前沙塵暴研究和監(jiān)測的主要利用遙感手段。例如：

1.臭氧層監(jiān)測。因臭氧自身能夠吸收0.3微米以下的紫外區(qū)中的電磁波，故此可采用紫外波段進行臭氧含量測定。此外，若大氣中的臭氧含量達到一定高度時，溫度也會隨之升高，所以也可采用紅外波段進行探測。

2.有害氣體監(jiān)測。對于由自然或人為條件下生成的二氧化硫及氟化物等有害氣體，可采用間接解譯標志進行監(jiān)測。通常情況下，當植被受到一定程度的污染后，其對于紅外線的反射能力會有所降低，加之紋理、顏色等外在特征也會異于正常狀態(tài)下的植被，所以可利用植被這一特點，對污染情況進行間接分析。二）在水環(huán)境監(jiān)測中的應用

應用遙感技術對水環(huán)境進行監(jiān)測主要是以清潔水與污染水的反射光譜作為監(jiān)測依據(jù)。正常情況下，清潔的水體其反射率較低，而且對于在光的吸收較強，從而使得其在遙感影像中呈暗色調，這一特征在紅外譜段上更為明顯。在進行水體監(jiān)測時，可將水色指標及光譜特征作為遙感技術監(jiān)測的主要依據(jù)。由于遙感技術監(jiān)測的范圍較廣，從而使其在水體擴散時能夠及時發(fā)現(xiàn)污染物的擴散方向、排放源、影響范圍及程度，以便盡快找到污染源。因水體中的污染物種類較多，且過于繁雜，為方面遙感監(jiān)測，通常將水污染分為廢水污染、泥沙污染、熱污染、石油污染等幾種類型。

1.污染監(jiān)測。利用紅外傳感裝置能夠有效地監(jiān)測到水體中的熱污染，由于熱污染會釋放出熱效應，紅外傳感器則可根據(jù)水體熱效應的實際差異監(jiān)測到污染源，再通過計算機或光學分析，便可得出水體的等溫線，進而達到對水體污染定量解譯的目的。

2.石油污染監(jiān)測。就港口和海洋而言，石油污染屬于一種較為常見的水污染。利用遙感技術對石油污染進行監(jiān)測，不但可以確定污染區(qū)的實際范圍和石油含量，同時還能追蹤到污染源。由于石油與海水的光譜特征差異較大，所以在很多光譜段上均可將石油與海水分開。

3.廢水污染監(jiān)測。由于廢水中所含的懸浮物種類較多且水色差異較大，加之特征曲線上的強度也有所不同，所以可采用多光譜合成圖像對廢水進行監(jiān)測。此外根據(jù)廢水中水溫的差異情況，也可采用熱紅外進行監(jiān)測。

（三）在地面污染監(jiān)測中的應用

應用遙感技術對地面污水的排放造成的污染,可應用航空遙感拍攝的像片清楚地圈定出其污染范圍。例如,當灌溉的農田遭受污染后,作物的生長在色調上有特殊變化,能同其他一般的禾苗區(qū)分開來。此外地下水的污染也會引起地面植被的變化,與正常生長區(qū)的作物有不同的光譜表現(xiàn)。多光譜成像儀能監(jiān)測這些變化,從而圈定地面污染分布范圍,進一步對地面污染做出預防規(guī)劃。

因此,應用遙感技術，不但能圈定地面污染的分布范圍,而且還能夠對地面污染進行規(guī)劃性的預防。例如,遙感綜合技術在煤炭的自燃隱火監(jiān)測中的應用。煤炭的自燃隱火不但每年要燒掉十億噸煤炭資源,還要造成大面積的污染。地礦有關部門應用航空紅外掃描儀,煤炭總公司應用地面紅外測溫儀,按地表溫度的細微差異圈定隱火區(qū),區(qū)分出燃燒區(qū)和燃盡區(qū),分析其蔓延方向及規(guī)律,為大規(guī)模整治煤炭隱火提供了新的方法和經(jīng)驗。

（四）在城市環(huán)境監(jiān)測中的應用

由于城市中一些工業(yè)企業(yè)的存在、汽車尾氣排放、固體廢棄物等，致使城市環(huán)境污染日趨嚴重，人們的工作和生活都建立在城市環(huán)境的基礎上，環(huán)境質量的優(yōu)劣與人們的關系極為密切。利用遙感技術能夠監(jiān)測到影響城市環(huán)境的具體因素，這樣有利于在進行城市規(guī)劃中，對城市整體結構及工業(yè)布局進行適當調整，以此來降低環(huán)境污染。遙感技術在城市環(huán)境監(jiān)測中的應用主要有以下兩個方面：其一，研究土地變化及分類；其二，通過遙感技術提供的各種信息，政府有關部門可以此作為依據(jù)，對城市的工業(yè)布局及人口分布進行決策和管理。

（五）在固體廢棄物監(jiān)測中的應用

城市的固體廢棄物的類型主要有居民生活垃圾、建筑垃圾、工業(yè)垃圾，以及混合垃圾,以上幾種廢物的混合物等。根據(jù)遙感圖像的特征(如形狀、色調或色彩)可以有效地調查固體廢物堆場,尤其是利用航空熱紅外圖像更為有效。由于固體廢物自身的物理化學分解作用,其溫度一般高于周圍地物,這在熱紅外圖像上有著明顯的色調特征。在城市中有的堆放物的影像特征與固體廢棄物堆很相似,解譯時容易混淆，因此需要適當?shù)剡M行一些實地調查。例如,城鄉(xiāng)結合部的垃圾堆與農村中的稻草堆粗看起來兩者色調、形狀都很接近,分布位置也無特點，但若仔細觀察可見稻草堆頂部凸出,邊界圓滑清晰,而垃圾堆則較平坦,邊界模糊。此外,由于城市中各種固體廢棄物堆場的分布在空間與時間上均受到各個城市多種環(huán)境因素的制約。因此,根據(jù)堆放物位置的分布特征來判定堆放物是堆放物判定中的重要一環(huán)。例如,在人口集中、建筑密度大、管理嚴格的城市中心區(qū),不太可能出現(xiàn)大面積的生活垃圾堆和工業(yè)垃圾堆,建筑垃圾堆只能堆在建筑工地周圍或較偏僻的小馬路上,而大的原料堆場也只可能出現(xiàn)在車站或碼頭附近,因此根據(jù)堆放位置可以進行堆放物性質的判斷,從而進行正確的固體廢物堆場污染監(jiān)測。三．結論

總而言之，遙感綜合技術將幫助人們突破傳統(tǒng)污染監(jiān)測方法的局限,提高城市環(huán)境保護和污染監(jiān)測能力,保護生態(tài)環(huán)境的平衡、提高人們生存環(huán)境的質量。同時它還將完成大量的基礎研究工作,建立中國典型地物的波譜數(shù)據(jù)庫和制定資源遙感調查技術規(guī)范。環(huán)境保護現(xiàn)已成為我國一項重要的基本國策，在未來的工作中，應加大遙感技術的應用力度，使其在環(huán)境保護方面的作用得到充分發(fā)揮。

參考文獻：

[1]馬翠萍.劉有為.楊永.遙感技術在環(huán)境監(jiān)測領域的應用[a].華北五省市環(huán)境科學學會第十七屆年會論文集[c].2011(5)

[2]孫震.蘇尚典.益建芳.遙感綜合技術在城市環(huán)境監(jiān)測中的作用[j].測繪與空間地理信息.2009(4)

[3]胡舉波.陳玲.仇雁翎.遙感技術在大尺度、動態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用[j].環(huán)境科學與管理.2008(5).[4]周晨.環(huán)境遙感監(jiān)測技術的應用與發(fā)展[j].環(huán)境科技.2011（z1）

[5]曹國東.遙感技術在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用[j].內蒙古科技與經(jīng)濟.2010（7）[6]黎剛.環(huán)境遙感監(jiān)測技術進展[j].環(huán)境檢測管理與技術.2007（1）

第三篇：基于可見光的海上船舶油井平臺遙感檢測

龍源期刊網(wǎng) http://.cn

基于可見光的海上船舶油井平臺遙感檢測 作者：孟若琳 邢前國

來源：《計算機應用》2013年第03期

摘 要：針對目前海上船舶油井提取多是使用已有的非實時陸地岸線提取海域，并且提取算法缺少在大尺度影像上搜索和查找可能存在目標能力的問題，提出一種基于可見光遙感數(shù)據(jù)的船舶油井檢測策略。該策略主要包括綜合形態(tài)學運算提取海域、目標有無判定算法、迭代最優(yōu)閾值分割（TS）滑動窗口（SW）目標提取三個部分。探討了目標有無判定算法中的參數(shù)設置和滑動窗口的大小設置，并將提取結果與人工目視解譯結果進行了交叉對比驗證。結果表明，該策略通過設置合理的參數(shù)，可使目標提取的真實精度達到0.981，相對精度達到0.954，表現(xiàn)出較高的實用性。

關鍵詞：船舶油井檢測；形態(tài)學運算；目標有無判定算法；迭代最優(yōu)閾值分割；滑動窗口中圖分類號： TP751；TP751.1 文獻標志碼：A

第四篇：遙感感想

我選定的主題是關于遙感在各種領域里的應用。有我們的專業(yè)測繪、環(huán)境監(jiān)測、減災救災等方面的應用，多源遙感數(shù)據(jù)融合原理與模型結構及應用等。

在測繪方面，環(huán)境災害監(jiān)測中的應用課本中大都有介紹。測繪中，利用遙感技術可以制作衛(wèi)星影像地圖，衛(wèi)星影像修測地形圖，進行陸地地形圖測繪，淺水區(qū)的地形測繪，南極冰面地形地貌測繪等，有關于TM影像、遙感影像的糾正、SPOT圖像的高程信息提取方法、3-Camera立體測土衛(wèi)星、相干雷達等知識。在環(huán)境災害監(jiān)測方面，有8個方面的介紹：遙感方法快速監(jiān)測洪澇災情，遙感方法監(jiān)測沙塵暴，遙感在森林火災監(jiān)測中的應用，臭氧層監(jiān)測，衛(wèi)星遙感監(jiān)測南極冰川流速，遙感方法觀測海洋赤潮，遙感監(jiān)測海嘯，武漢市水面和城區(qū)變化的遙感監(jiān)測。其他領域有遙感在地質調查中的應用，在農林牧方面的應用，在考古和旅游資源開發(fā)中的應用，探測南極隕石分布等。以上這些課本中都作了一定的講解。

關于TM影像、遙感影像的糾正、SPOT圖像啊等都是我比較熟悉的概念了。還有上面林列的課本中的大都了解或熟悉了。而像多源遙感數(shù)據(jù)融合原理與模型結構及應用就不清楚了?？戳恕抖嘣催b感數(shù)據(jù)融合原理與模型結構及應用》的內容，下面是一點概括：多源遙感數(shù)據(jù)融合是指將不同類型傳感器獲取的同一地區(qū)的影像數(shù)據(jù)進行幾何校正和配準后，采用一定的算法將各影像數(shù)據(jù)中所含的信息優(yōu)勢進行互補，然后有機地結合起來產生更為優(yōu)化的新影像數(shù)據(jù)。多源遙感數(shù)據(jù)融合可以提高地物分類及動態(tài)監(jiān)測精度。還知道圖像融合的三個級別：像素級數(shù)據(jù)融合、特征級數(shù)據(jù)融合、決策級數(shù)據(jù)融合。但還是有一些地方不理解的。HIS孟塞爾彩色空間的概念及其引申不知道；alman濾波是怎么的過程。

遙感技術在大氣環(huán)境中的監(jiān)測應用，我看到了遙感技術在大氣污染監(jiān)測、水質污染監(jiān)測、固體廢棄物污染監(jiān)測、土地利用類型的改變以及生態(tài)植被變化等各個方面的顯著作用，但僅僅是在“知道”的層面，具體的怎樣“監(jiān)測”，用到什么技術等都不知道。比如利用美國氣象衛(wèi)星NOAA/ AVHRR 的熱紅外波段實施城市熱島監(jiān)測就不怎么明白。

遙感技術的應用時廣泛而與時俱進的，很多領域都還等待我們去開發(fā)應用。可以預見隨著遙感技術的發(fā)展進步，其應用必然會更加貼近人們的生活，是我們的生活方式更加快捷便利。遙感應用將體現(xiàn)在更加自動化與智能化，人工勞力消耗必然會降低很多。這是一個廣闊的天地，正等待我們去發(fā)掘，必然會是另一番天地！

第五篇：遙感實驗報告

實 驗 報 告（實驗一）

[實驗名稱]

ENVI窗口的基本作

[實驗目的與內容] 實驗目的

熟悉ENVI軟件的窗口操作方法，掌握影像信息、像元信息瀏覽方法，影像上距離和面積量算方法。實驗內容

1、熟悉遙感圖像處理軟件ENVI的窗口基本操作。

2、查看影像信息和像元信息。

3、距離測量與面積測量。

[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

1、哈爾濱市TM影像成像的

時間 2013年7月19日、分辨率 30m，各波段的波長。

2、哈爾濱市TM影像使用的

投影類型 UTM、投影分帶 北 51區(qū)。

3、哈爾濱市TM影像使用的坐標系，圖像左上角的公里網(wǎng)坐標 9819 8092、地理坐標 經(jīng)度125.4941 緯度47.0930。

4、測量狗島的周長 9602.445 m 面積 3613050 m。2[體會及建議]

通過本次試驗熟悉遙感圖像處理軟件ENVI的窗口基本操作。了解了ENVI的功能。加深了對遙感原理的認識。學會了初步實驗的能力。為以后學習打下了基礎。[實驗成績]

實 驗 報 告（實驗二）

[實驗名稱]

遙感影像地理坐標定位和配準

[實驗目的與內容] 實驗目的

熟悉在ENVI中對影像進行地理校正，添加地理坐標，以及如何使用ENVI進行影像到影像的配準和影像到地圖的校正。掌握使用ENVI生成影像地圖的步驟，學會利用全色影像和多光譜影像進行HSV融合的步驟。實驗內容

本實驗主要涉及遙感圖像處理中影像校正、配準功能，通過實驗進一步掌握這類處理的理論原理。

[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

用SPOT校正TM數(shù)據(jù)，附操作過程截圖和校正后TM影像圖片

[體會及建議] 通過本次試驗熟悉在ENVI中對影像進行地理校正，添加地理坐標，以及如何使用ENVI進行影像到影像的配準和影像到地圖的校正。在實驗過程中移動光標，查看坐標值，要小心謹慎注意地圖坐標和經(jīng)緯度之間的關系。以免出現(xiàn)錯誤。

[實驗成績]

實

驗

報

告（實驗三）

[實驗名稱]

ENVI[實驗目的與內容]

遙感影像鑲嵌與裁剪

實驗目的

理解ENVI中對影像鑲嵌及裁剪知識。掌握基于像素的影像鑲嵌操作，熟悉基于地理坐標的影像鑲嵌操作步驟；掌握圖像的規(guī)則分幅裁剪和不規(guī)則分幅裁剪操作。實驗內容

1）基于像素的影像鑲嵌； 2）基于地理坐標的影像鑲嵌； 3）規(guī)則分幅裁剪； 4）不規(guī)則分幅裁剪。[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

1.用地理坐標鑲嵌的方法完成下載TM影像鑲嵌（附圖）2.在鑲嵌圖上裁剪下哈爾濱市行政區(qū)影像（附圖）

[體會及建議]

通過本次試驗了解對影像鑲嵌及裁剪。熟悉基于地理坐標的影像鑲嵌操作步驟，掌握圖像的規(guī)則分幅裁剪和不規(guī)則分幅裁剪操作。在裁剪的過程中要注意剪切線很重要。[實驗成績]

實

驗

報

告（實驗四）

[實驗名稱]

遙感影像的彩色合成與彩色變換

[實驗目的與內容] 實驗目的

掌握遙感圖像的單波段色彩變換和多波段的彩色合成方法，熟悉多波段影像的色彩變換操作。實驗內容

1、彩色合成（真彩色與假彩色）。

2、單波段色彩變換（密度分割）

3、多波段色彩變換。

[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

1、以哈爾濱市TM影像為例，進行真、假彩色合成。

2、對哈爾濱市TM影像進行密度分割。

3、以TM7（R）、4（G）、1（B）組合進行HLS、HSV色彩變換。

5、簡述密度分割、HLS色彩變換的原理及在ENVI中的操作步驟。

操作步驟：打開文件 選擇變換中的顏色空間變換下的RGB to HLS，RGB to HSV。[體會及建議]

通過本次實驗掌握遙感圖像的單波段色彩變換和多波段的彩色合成方法。掌握了多波段色彩變換。為以后學習做鋪墊。[實驗成績]

實

驗

報 告（實驗五）

[實驗名稱]

遙感影像運算與增強處理

[實驗目的與內容] 實驗目的

掌握運用圖像差值運算、比值運算進行圖像增強的原理、方法和操作技巧，并能較熟練運用相關原理求解植被指數(shù)、K-T變換中各分量影像圖，為以后的遙感應用和建立遙感信息模型打下良好的基礎。實驗內容

1、圖像差值運算。

2、圖像比值運算。

3、計算植被指數(shù)影像圖。

4、求K-T變換中各分量圖像。[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

1、以哈爾濱市TM影像為例，求出植被指數(shù)影像。

2、求哈爾濱市TM影像綠度分量及亮度分量影像圖。

3、簡述K—T變換的原理、意義及在ENVI中的操作步驟。

[體會及建議]

通過本次試驗需要掌握了影像的四則運算及混合運算，；有助于研究判讀圖像和植被指數(shù)計算。掌握運用圖像差值運算、比值運算進行圖像增強的原理、方法和操作技巧，并能較熟練運用相關原理求解植被指數(shù)、K-T變換中各分量影像圖。為以后的遙感應用和建立遙感信息模型打下良好的基礎。

[實驗成績]

實

驗

報

告（實驗六）[實驗名稱]

遙感影像的計算機分類

[實驗目的與內容]

實驗目的

理解計算機圖像分類的基本原理以及監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類的過程，學會利用遙感圖像處理軟ENVI件對遙感圖像進行監(jiān)督和非監(jiān)督分類的方法。實驗內容

1、遙感圖像分類原理。

2、遙感圖像監(jiān)督分類。

3、最大似然法分類（Maximum Likelihood）；

4、遙感圖像非監(jiān)督分類；

5、K-mean 與Isodata分類方法。[實驗數(shù)據(jù)處理及成果]

1、從哈爾濱市遙感影像圖上截取某一部分影像，用K-mean和Isodata法對建設物、植被、水體等主要地物進行分類。

2、簡述遙感圖像Isodata分類的原理及在ENVI中的操作步驟

原理：在初始狀態(tài)給出圖像粗糙分類，然后基于一定原則在類別間重新組合樣本直到合理為止。

步驟：在主菜單選擇分類→非監(jiān)督分類→IsoData打開文件（如圖：

→設置參數(shù)及保存位置（如圖）→生成分類文件。

[體會及建議]

→）

通過本次試驗對計算機解譯進行了初步了解，理解計算機圖像分類的基本原理以及監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類的過程，練習了監(jiān)督與非監(jiān)督分類，學會了利用遙感圖像處理軟ENVI件對遙感圖像進行監(jiān)督和非監(jiān)督分類的方法。[實驗成績]