环境科学3S技术作用

一、遥感(RS)技术

1、遥感技术简介

“遥感”是根据“不同物体的电磁波不同”这个原理来探测地表物体反射或发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。遥感的工作过程是通过遥感平台远载的传感器来探测地物电磁波特性。遥感平台的作用就是稳定地运载传感器。常用的遥感平台为卫星、飞机和气球等，当在地面试验时，还会用到像三角架这样简单的遥感平台。传感器是安装在遥感平台上探测物体电磁波的仪器。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。传感器会把这些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，用户用这些处理过的影像开展自己的工作。由于遥感在地表资源环境监测、农作物估产、灾害监测、全球变化研究等等许多方面具有显而易见的优势，正处于飞速发展中。更理想的平台、更先进的传感器和图像处理技术正在不断地发展，以促进遥感在更广泛的领域里发挥更大的作用。我国在九五期间增加接收五颗卫星的观测数据，包括RADASAT、SPOT、EOSAT等，其中EOSAT能提供分辨率达一米的卫星影象数据，这大大促进遥感技术在我国的应用。在遥感图像处理软件方面，由ERDAS公司研究制的ERDASIMAGINF遥感图像处理软件，以其先进的图像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块，服务于不同层次用户的模型开展工具，以及高度的图象处理和地理信息系统(IP/GIS)集成功能，为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图象处理工具。我国已有不少研究机构或生产部门将该遥感图像处理软件系统应用于环境变化监测与规划、荒漠化监测等重大项目，取得了很好的社会效益和经济效益。

2、遥感技术的应用

遥感技术在资源详查、资源利用动态、灾害监测与评估等方面已得到较广泛应用。而在海洋资源开发与环境监测、生物量评估与可持续农业中的应用，在全球环境变化与区域持续发展能力建设方面的贡献，只是刚刚起步。遥感在城市环境污染调查与环境监测方面的应用举例如下:(1)大气污染监测。在大比例尺的遥感图像上，可以直接统计烟囱的数量、直径、分布以及机动车辆的数量、类型，找出其与燃煤、烧油量的关系，求出相关系数，并结合城市实测资料以及城市气象、风向频率、风速变化等因素，则能够估算城市大气状况。(2)水污染调查。由于溶解或悬浮与水中的污染成份浓度不同，使水体颜色、密度、透明度和温度产生差异，导致水体反射光能量的变化，而在遥感图像上，能反映为色调、灰谐、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。(3)热污染。利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查。我国在沿海城市地区(天津、北京、上海、广州以及一些河口三角洲如黄河、长江及珠江等三角洲地区)完成了遥感应用试验，还在攀枝花、沈阳、洛阳、西安、太原等城市进行了城市环境遥感，取得了良好的效果。例如198Q年在天津曾试用不同高度和多种时相的遥感信息，检验其对水、热、植物污染的监测范围和限度，证明通过热红外图像研究城市热力景观效应和热岛效应，可以综合反映城市工业布局、建筑密度和绿地水域的环境效应，作为评价城市环境质量的主要依据;同时，以韭菜和树木生态季相规律的异常，追踪水域和大气污染的扩散范围，指示污染程度，可以作为经常监测城市环境的生物标志。通过红外遥感，还获得了海河下游海水倒灌，沿岸污水渗漏的红外图像，查明了塘沽新港的污水回游和富营养化。通过航空像片，监测了主要街道的车流、车速和密度。在广州采用彩红外和天然彩色航空像片进行城市环境检测，应用结果表明:彩红外片对检测大气污染源、研究大气污染对植物生态影响均有良好效果，对水污染中出现富营养化也有明显反映。天然彩色片对研究水污染、检测污染源范围分布、确定污染等级效果良好。但上述像片难以检测水体的油污染。由于环境监测不仅着眼与物质的空间分布，还要追踪物质迁移和能量转换的动态规律，即由二维、三维研究延伸到多维分析，从而反是地球动力学所产生的时间与空间变化，达到解释运动现象，查明来龙去脉的目的，因此有待于对遥感信息的进一步开发和应用。