中國環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展及若干前沿問題

劉勇

摘要：近20年來，我國的環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)工作逐漸成為國家環(huán)境保護(hù)的主戰(zhàn)場，中國環(huán)境遙感監(jiān)測從無到有，從弱到強(qiáng)，成為國家環(huán)境管理決策不可或缺的重要技術(shù)手段，具有重要的支撐作用。鑒于建立最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度、科學(xué)治污、精準(zhǔn)治污和依法治污的新形勢和新要求，中國的遙感環(huán)境監(jiān)測面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。借助遙感技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測，可以更客觀地反映環(huán)境發(fā)生的變化，并利用監(jiān)測數(shù)據(jù)為相關(guān)部門提供解決環(huán)境問題的指導(dǎo)意見或方法。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測;高性能環(huán)境衛(wèi)星;大數(shù)據(jù)

隨著我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的快速發(fā)展，新時(shí)期的污染防治、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)保護(hù)監(jiān)測、環(huán)境績效和生態(tài)績效評價(jià)、環(huán)境和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等對環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用提出了越來越嚴(yán)格的要求，以土壤采樣為主的傳統(tǒng)環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)已不能滿足環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的要求。盡管遠(yuǎn)程環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)使準(zhǔn)確記錄環(huán)境變化和提供環(huán)境變化原因的信息成為可能，從而使相關(guān)技術(shù)人員和環(huán)保部門能夠保護(hù)環(huán)境并采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，但環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)仍然存在一些問題。

1環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

中國的環(huán)境監(jiān)測起步很晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，雖然已經(jīng)引入了一些監(jiān)測，但監(jiān)測的技術(shù)和環(huán)節(jié)已經(jīng)發(fā)展起來，但還不完善。對現(xiàn)有環(huán)境模型的監(jiān)測會產(chǎn)生分析報(bào)告，為主管部門的環(huán)境管理提供必要的信息支持。在環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方面，不同的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)形成了各自的監(jiān)測系統(tǒng)。另一個(gè)原因是，環(huán)境監(jiān)測在儀器質(zhì)量方面也有很大的改進(jìn)。

1.1水環(huán)境監(jiān)測

這種監(jiān)測技術(shù)主要以地理信息系統(tǒng)為信息平臺，然后對水流、水體變化、沉積物和其他各種材料進(jìn)行監(jiān)測和分析。遙感技術(shù)的使用使監(jiān)測更加有效，并改善了對氮含量和pH值等更詳細(xì)方面的監(jiān)測。中國內(nèi)陸水域受到浮游植物、懸浮物和有色可溶性有機(jī)物等有色水生元素的綜合影響，水的光學(xué)特性復(fù)雜，在空間和時(shí)間上高度異質(zhì)，因此很難將國際公認(rèn)的遙感反演算法應(yīng)用于清潔海水。在過去的20年里，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境衛(wèi)星應(yīng)用中心與南京大學(xué)和中國科學(xué)院空間創(chuàng)新研究所合作，持續(xù)開展研究和技術(shù)開發(fā)活動，系統(tǒng)地開發(fā)關(guān)鍵遙感技術(shù)。葉綠素a、懸浮物、透明度、水華、黃塵、營養(yǎng)狀況指標(biāo)、污水異味、碳?xì)浠衔镂廴?、面源污染和飲用水安全等，并開發(fā)了基于國家衛(wèi)星和其他多源遙感數(shù)據(jù)的遙感系統(tǒng)。基于國家衛(wèi)星多源遙感數(shù)據(jù)的遙感技術(shù)和水文監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)將以國家衛(wèi)星和其他遙感來源的多源遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。該系統(tǒng)旨在解決衛(wèi)星和地球觀測數(shù)據(jù)之間的空間不匹配問題，用于水生環(huán)境的遙感。為了同化遙感數(shù)據(jù)，開發(fā)了一個(gè)連續(xù)的地球觀測系統(tǒng)，即流體力學(xué)模型。

1.2大氣污染監(jiān)測

目的是利用紅外、微波、激光、聲學(xué)和計(jì)算機(jī)電子方法了解大氣信號產(chǎn)生和傳播的機(jī)制和物理規(guī)律，提取不同大氣狀態(tài)下的大氣信號特性，并獲得大氣遙感的定量方程。描述大氣信號的物理特性與大氣濃度、運(yùn)動和氣象特征的空間分布之間的關(guān)系，最后發(fā)展一種基于大氣信號的物理特性獲取大氣信息的理論和方法。從大氣信號的物理特性中提取大氣信息的理論和方法。大氣成分對不同波長的電磁波的吸收使得這些成分的水含量可以在遠(yuǎn)處被檢測到?？諝馕廴颈O(jiān)測主要包括在不同地點(diǎn)對空氣污染物進(jìn)行采樣，隨后利用遙感技術(shù)分析空氣中的污染物，從而分析其擴(kuò)散特性，以及監(jiān)測和分析污染物的擴(kuò)散情況、擴(kuò)散條件和暴露范圍。以便及時(shí)為進(jìn)一步處理空氣污染提供必要的數(shù)據(jù)和信息，及時(shí)編制空氣污染治理方案，并采取有效措施防止和控制擴(kuò)散，盡量減少空氣污染對人類健康和環(huán)境的損害。

2.環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)存在的問題

利用環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測可以提高環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量，及時(shí)提供環(huán)境中各種污染物的含量信息，這對解決問題和應(yīng)急計(jì)劃非常重要。然而，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域有效應(yīng)用環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)方面仍然存在一些困難，特別是在以下問題上。

2.1監(jiān)測結(jié)果很難全面反映環(huán)境質(zhì)量

環(huán)境監(jiān)測過程中的技術(shù)限制使得監(jiān)測結(jié)果難以充分考慮環(huán)境質(zhì)量，這個(gè)問題的出現(xiàn)有幾個(gè)方面。首先，許多監(jiān)測機(jī)構(gòu)沒有充分分析和處理環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，因?yàn)樗鼈兲幚肀O(jiān)測數(shù)據(jù)、分析監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和比較監(jiān)測管理方法的方法很簡單。然而，由于缺乏對使用監(jiān)測數(shù)據(jù)價(jià)值的全面分析和驗(yàn)證，無法提供環(huán)境質(zhì)量的完整情況。第二，環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)不夠詳細(xì)。區(qū)域之間的環(huán)境條件存在差異，應(yīng)該反映在監(jiān)測中，但由于監(jiān)測服務(wù)沒有考慮到這些，監(jiān)測數(shù)據(jù)并不明確。第三，有一個(gè)問題，即應(yīng)該以何種頻率進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測。由于資源、設(shè)備和技術(shù)有限，環(huán)境監(jiān)測的頻率往往很低，不能反映環(huán)境的真實(shí)狀況，也不能為環(huán)境政策決定提供技術(shù)支持。

2.2應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展不足

環(huán)境監(jiān)測需要使用現(xiàn)代技術(shù)來提高監(jiān)測的質(zhì)量。然而，在今天，應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)并不發(fā)達(dá)，在環(huán)境災(zāi)害的快速動態(tài)監(jiān)測方面還存在明顯的缺陷，應(yīng)急監(jiān)測設(shè)備和工具也相對不發(fā)達(dá)，這意味著很多應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)無法進(jìn)行定量分析。

2.3環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)缺乏配套的硬件設(shè)施

為了更好地發(fā)揮遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的作用，需要配套的硬件工具，但目前硬件工具相對不發(fā)達(dá)，不足以滿足監(jiān)測活動的需要，這就產(chǎn)生了一系列問題，無法及時(shí)解決。此外，環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測設(shè)備長期得不到科學(xué)地維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)問題，這也影響了環(huán)境監(jiān)測的效果。

3.環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)問題的解決對策

3.1完善監(jiān)測機(jī)制

及時(shí)控制和管理只是在控制技術(shù)管理機(jī)制上存在缺陷，需要改進(jìn)，如：設(shè)備故障，避免因設(shè)備故障或監(jiān)測過程中出現(xiàn)問題而導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失，記錄不準(zhǔn)確將導(dǎo)致缺乏指導(dǎo)，同時(shí)出現(xiàn)復(fù)雜的問題和不必要的事故監(jiān)測項(xiàng)目，設(shè)備因此提供有誤的監(jiān)測報(bào)告結(jié)果。完善監(jiān)測機(jī)制，設(shè)備監(jiān)測必須在相對合適的地點(diǎn)進(jìn)行，以便準(zhǔn)確分析監(jiān)測環(huán)境。因此，必須不斷改進(jìn)監(jiān)測方法，以提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2改善監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測質(zhì)量

現(xiàn)代監(jiān)測設(shè)備要適合現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)，適合監(jiān)測技術(shù)，這樣才能提供更可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。此外，加強(qiáng)對國外現(xiàn)代技術(shù)的研究和開發(fā)，有利于中國的環(huán)境監(jiān)測，提高環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量。

結(jié)束語

綜述所述，在有關(guān)部門的重視下，經(jīng)過多方的努力，中國首次建立了環(huán)境監(jiān)測遙感技術(shù)體系，并形成了實(shí)際應(yīng)用的能力。同時(shí)，加強(qiáng)遙感機(jī)理研究，提高遙感精度和效率，推動中國遙感與人工智能、“大數(shù)據(jù)”等新技術(shù)的融合。這將為環(huán)境遙感帶來基于“大數(shù)據(jù)”的新場景和新產(chǎn)品，推動環(huán)境遙感向智能測量、智能預(yù)警、智能決策和智能服務(wù)發(fā)展。在今天這個(gè)日益文明的世界里，環(huán)境保護(hù)的概念正變得越來越有意義。只有強(qiáng)調(diào)監(jiān)測的重要性，才能提供高質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而提高監(jiān)測的質(zhì)量，為環(huán)境保護(hù)提供充分的方法。

參考文獻(xiàn)

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