环境遥感监测技术范文

导语：如何才能写好一篇环境遥感监测技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】遥感技术；大气环境；监测？

环境问题越来越严峻，各类的污染给人类的生活和工作带来了很大的影响，破坏了人们的日常生活并且威胁到人们的生命安全。遥感技术主要有两种类别：一为主动式遥感监，二为被动式遥感监测，主要以环境监测为主，利用遥感传感器监测大气结构，对污染源进行定位追踪，直接对污染物进行区域跟踪测量，从而获取某一区域大气污染的综合信息，以及时制定治理措施来减少大气污染的不利影响，对大气环境的治理产生了无法忽视的影响。？

1、大气环境遥感监测技术的基本原理？

遥感监测就是用仪器对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化程度的监测手段。它最重要的作用是不需要采样而直接可以进行区域性的跟踪测量，快速进行污染源的定点定位，污染范围的核定，污染物在大气中的分布、扩散等，从而获得全面的综合信息。根据所利用的波段，？遥感监测技术主要分为紫外、可见光、反射红外遥感技术；热红外遥感技术和微波遥感技术三种类型。？

大气环境遥感监测作为遥感技术应用中较为重要的内容之一，在业务上不同于常规气象要素的监测。常规气象要素遥感监测[1]？主要是指测量大气的垂直温度剖面、大气的垂直湿度剖面、降水量及频度、云覆盖率（云量和云层厚度）？和长波辐射、风（风速和风向）？、地球辐射收支的测量等。而大气环境遥感则是监测大气中的臭氧（O3？）、CO2、SO2、甲烷（CH4）？等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征，如影响水汽分布的主要光谱波长在017μm，？O3在0155～0165μm？之间存在一个明显的吸收带等，因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明，在卫星遥感中，有两个非常好的大气窗可以用来探测这些组分，即位于可见光范围内的0140～0175μm？的波段范围和在近红外和中红外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm？波段处。？

2、遥感技术在大气污染监测中的作用？

2.1被动式空基遥感监测？

被动式遥感监测主要作用于臭氧层、大气气溶胶、温室气体、大气污染物、大气热污染源等等，这些问题很多不仅仅是区域性问题，甚至已经成为全球性问题，影响着全世界的正常发展。太阳直接辐射遥感技术利用散射和衰减，测量二氧化碳、臭氧等大气的主要组成部分，对有害气体、污染物、热污染源等进行监测，逐渐成为遥感技术中最常用的一种监测技术。现阶段，城市工业不断发展，雾霾成为人们生活中的一种普遍现象，严重影响着人们的身心健康，而遥感技术与地理信息系统技术相结合，获取雾霾地区的综合信息，通过对图像以及数据的分析得出影响雾霾的主要因素，从而制定相应的措施来消除雾霾。除此之外，随着城市化的不断发展，城市热岛效应成为城市发展的主要问题，遥感技术通过研究城市下垫面的热红外遥感总结城市热岛变化规律，对热岛效应的解决提供了一定的事实依据。？

2.2主动式空基遥感监测？

主动式空基遥感监测的载体是雷达，主要有机载和星载雷达，它可以在短时间内发射大功率的电磁波，再根据回波信号的振幅和位相分析得出测量物的方向、距离等数据，主动式遥感不依赖于太阳辐射，可以昼夜工作，还可以根据探测目的的不同，主动选择电磁波的波长和发射方式。主动式遥感可以用来监测大气中的臭氧、水汽、二氧化硫以及三氧化氮等分布情况，分析这些成分如何影响平流层和对流层，有利于制定空间雷达的探测技术，对大气环境的治理起着无法替代的作用。遥感技术正在经历由单一型遥感监测向多方面监测数据的综合性分析过渡，即多时相监测，对于污染物信息的监测可以做到更准确及时客观，使得大气污染监测上升到一个新高度。？

3、遥感技术的发展方向？

人们越来越重视环境问题，对环境的需求也不断增加，改善环境成为当前社会发展的重要任务，遥感技术能够改善环境，那就应该更大限度的开发利用这一技术。遥感技术还可以从以下一些方面取得进步：？

（1）遥感技术主要分为主动式遥感和被动式遥感，把主动与被动式卫星遥感相结合，可以更加准确的进行对污染物的监测，把污染物监测的误差精确到更小，不断改进大气环境遥感技术，对大气环境遥感进行定量化研究，形成一套严密的大气环境遥感监测技术运行系统，把遥感技术与地面监测共同运用到环境监测中，以便更加准确及时的制定解决环境污染的措施。？

（2）在当今社会，技术在任何方面都是不可或缺的，与此相应，互联网技术可以充分配置资源，使全球的资源和信息得到共享，实现遥感技术的网络化，普及遥感监测技术，可以借鉴其他国家的遥感技术创新之处与经验，进行多国合作，利用其它国家的资源环境卫星系统，提高监测的效率。？

（3）人才的进步才是社会的进步，必须要保证技术性人才的培养，国家要加大人才扶持力度，提供更多的人才发展机会，培养大批实用型人才和技术创新型人才，只有如此遥感技术才可能会有飞跃性的突破。？

（4）技术的不完善使得监测数据的不准确，而数据分析是制定措施的重要依据，提高数据的准确度是必须的，对此，应该研发更高性能的传感器以提高卫星遥感的分辨率，使数据精确度更高，更好的判断污染物信息，避免误判情况的发生。？

4、结束语？

环境问题与人类发展息息相关，实现人与自然的和谐相处是社会发展的必然要求，在尊重自然的基础上，通过自己的一系列活动改变环境对于自身的不利影响并造福于人类是对每个人的要求。环境问题种类多样，大气污染、水污染、固体废弃物污染等都可以通过遥感技术得到一定程度的治理，遥感技术的应用范围也越来越广泛，作为环境监测的重要技术力量，遥感技术应该不断发展自身，为制定科学准确的政策提供更加有理有据的支持。？

参考文献：？

[1]刘红，张清海，林绍霞.等.遥感技术在水环境和大气环境监测中的应用研究进展[J].贵州农业科学，2013（1）.？

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随着全球环境问题日益突出,环境灾害与环境事故频发,卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用,在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。美国、日本及欧洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级,重复观测频率从月周期发展到几小时,光谱波段跨越了可见光、红外到微波,光谱分辨率从多波段发展到超光谱,遥感数据获取技术正走向实时化和精确化,卫星遥感应用正在向定量化和业务化快速发展[1]。当前,我国环境监测任务十分繁重,特别是对基于卫星遥感技术的环境遥感监测有着迫切需求。

1、遥感技术简介

遥感技术(remotesensing,简称rs)是在现代物理学、空间技术、计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上建立和发展起来的边缘科学,是一门先进的、实用的探测技术,目前正进入一个能快速、及时提供多种对地观测及测量数据的新阶段。按遥感平台的高度大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感,按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感,热红外遥感、微波遥感3种类型,按研究对象可分为资源遥感与环境遥感两大类。随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达和高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径雷达技术日益成熟,遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波本文由收集整理红外、热红外、微波方向发展。波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。高光谱遥感的发展,使得遥感波段宽度从早期的0.4μm(黑白摄影)、0.1μm多光谱扫描)到5nm(成像光谱仪),遥感器波段宽度窄化,针对性更强,可突出特定地物反射峰值波长的微小差异;同时,成像光谱仪等的应用,提高了地物光谱分辨力,有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。

2、环境遥感基础工作的应用技术

水环境遥感监测方面,初步开展了水环境可遥感指标体系研究,对叶绿素a悬浮物有色可溶性有机物溶解性有机碳水面温度透明度等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在水环境领域中的应用潜力分析研究;初步开展了水环境指标(如叶绿素a悬浮物水温)遥感反演与信息提取的技术流程研究大气环境遥感监测方面,初步开展了大气可遥感指标体系研究,对气溶胶悬浮颗粒物o3,so2,no2,co2,ch4等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在大气环境领域中的应用潜力分析研究以及大气环境指标(如气溶胶光学厚度)遥感反演与信息提取的技术流程研究[2]。

2.1 可见光、反射红外遥感技术

用可见光和反射红外遥感器进行物体识别和分析的原理是基于每一物体的光谱反射率不同来获得有关目标物的信息。该类技术可以监测大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等,是比较成熟的遥感技术,目前国际上的商业和非商业卫星遥感器多属此类。该类遥感技术用于环境污染监测,目前主要是要提高传感器多个谱段信息源的复合,发展图像处理技术和信息提取方法,提高识别污染物的能力。重点发展其在大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等监测中的应用。

2.2 热红外遥感技术

自然界中的所有物质,无论白天或夜间,都以一定波长向外辐射能量。在热红外遥感中,所有被观测的电磁波的辐射源都是目标物。目前红外探测器所使用的电磁波段,主要有3～5μm和8～14μm两个波段,对地表常温物体的探测通常使用8～14μm波段。热红外遥感主要探测目标物的辐射特性(发射率和温度),鉴别出物质材料的类型,评价出各种现象根据热辐射特征。

2.3 高光谱遥感技术

高光谱遥感技术的发展是人类在对地观测方面所取得的重大技术突破之一,是21世纪的遥感前沿技术。高光谱遥感数据的特点高光谱分辨率和高空间分辨率,它将传统的图像维与光谱维信息融合为一体,在获取地表空间图像的同时,得到每个地物的连续光谱信息,从而实现依据地物光谱特征的地物成份信息反演及地物识别,因此在环境污染物监测中发挥主要作用。

3、遥感技术在生态环境监测与保护中的应用

我国的生态环境日益恶化,因此,如何在保护和改善生态环境的前提下发展生产已经提到了决策者们的议事日程上来。建立生态监测信息系统已经成为当务之急。这样的生态监测系统集生态环境信息管理、数据库管理、生态环境各要素的实时监测、时间和空间查询分析等多功能为一体,可满足实时动态、分时段监测、查询和分析的要求[3]。

目前,环境污染已成为一些国家的突出问题,利用遥感技术可以快速、大面积监测水污染、大气污染和土地污染以及各种污染导致的破坏和影响。近些年来,我国利用航空遥感进行了多次环境监测的应用试验,对沈阳等多个城市的环境质量和污染程度进行了分析和评价,包括城市热岛、烟雾扩散、水源污染、绿色植物覆盖指数以及交通量等的监测,都取得了重要成果。国家海洋局组织的在渤海湾海面油溢航空遥感实验中,发现某国商船在大沽锚地违章排污事件,以及其它违章排污船20艘,并作了及时处理,在国内外产生了较大影响。随着遥感技术在环境保护领域中的广泛应用,一门新的科学——环境遥感诞生了。

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关键词：遥感监测技术；环境保护；应用

1遥感监测技术的概述

遥感监测技术（remotesensingmonitoring）是基于空间技术，现代物理学和数学方法基础上建立和发展的科学技术，其作为一种实用和先进的检测技术，及时快速的提供了更多种类的测量数据方法，实现对地监测的新阶段。根据专业领域的划分，遥感平台在根据监测高度的不同可以分为三种类型：航空遥感，航天遥感和地面遥感。根据电磁波中使用的光谱段，微波遥感和反射红外遥感是其主要的类型。大部分的遥感都是采取的直接从地面上的高空监视事物，这种方式，可以充分利用时空和频谱方面的独特优势，避免大量信息由于地面限制条件的而产生遗漏或错误。遥感监测技术和全球定位系统（GPRS）与地理信息系统相结合统称为“3S”综合监测系统，除常规监测分析系统外，还加大了重大灾害事件的快速评估综合能力，形成了时间和空间整合的完整监控技术体系。

2遥感监测技术在水体污染以及土壤污染的综合应用解析

遥感监测技术在水体污染以及土壤污染的综合应用上，可以利用地面、航空、航天等遥感平台对河流、湖泊以及水库进行监测，诊断水体的状况变化，从而实现快速确定水污染的分布状况。常见的水污染探测仪器包括红外扫描仪以及微波系统等。监测对象主要是水中悬浮物以及污水排放。而植被的反演，土壤监测，是遥感监测技术中土壤污染研究方式主要的两个方面。土壤重金属含量可以由植被光谱数据检索，从而间接的去评估重金属污染程度。另外，可以通过重金属对土壤的波特特征和评价，判定土壤光谱数据监测重金属的含量和特征。

3遥感监测技术在水污染监测的应用

3.1水体富营养化现象

一般来说，当水体富营养化发生时，由于“陡坡效应”，即浮游植物叶绿素对红外光具有明显的反应，水中植物和水分的光谱特征都在紫外或红棕色的谱段上更加明显。遥感监测技术中可以选择针对长江口特点的叶绿素浓度遥感破译方法，选择总磷，总氮，叶绿素相关的技术特征，获得适合长江河口特征的富营养化评价结果。

3.2水体热污染以及废水污染

由于废水和悬浮物在水色和性状上存在较大差异，因此反射峰的位置和强度在特征曲线上会出现较大的差别。我们可以通过多光谱合成图像对废水污染进行检测，也可以使用热红外法根据温差进行测量。大多数热污染是由工厂排放的废水造成的，不仅不利于作物的生长，也威胁着水中的生物的安全。热红外传感器可以轻松监控热污染程度。利用多光谱合成图像可以显示热污染的流动方向，排放强度以及温度分布等情况。

4遥感监测技术在土壤污染的应用情况解析

4.1地面污染监测

遥感技术的应用不仅可以预防地面污染，还可以检测到在煤炭污染区中的地面污染分布，对其进行圈定或预防。现在已经有了遥感技术在煤炭自燃隐火监测中的先例。煤的自燃不仅浪费了大量的煤，还造成了大面积的空气污染，水质污染等。而红外线扫描仪和红外线温度计就针对这种污染类型工作，从隐藏区域的微妙差异的表面温度对污染区进行圈定，并分析了蔓延的规律以及方向，为解决煤炭隐患提供新的经验和方法。

4.2遥感监测技术在土壤污染监测中的应用

有机物污染和重金属污染是土壤污染最重要的两个方面。农药和化肥的滥用极有可能造成的农田污染叫做有机物污染，而重金属污染则集中在由于工业废水灌溉和工业垃圾的排放所造成的污染环节上。土地污染指数是今天城市可持续发展程度和区域环境质量的重要参照数据，因此利用新兴的技术对土壤污染的治理显得尤为重要。通过分析和比较土壤光谱信息，分析土壤光谱信息的差异，不仅可以确定土壤污染的时空分布，也可以确定和分析土壤污染的时空分布趋势、特征和污染水平，起到传统的地面采样分析难以发挥时空监测的作用。我们在利用遥感监测技术对土壤污染进行监测时，有以下两种主要的方法，一是可以直接测量土壤中出的固体废物的数量，金属的分布情况以及难分解的重金属影响范围，并且分析潜在的污染物和污染程度。二是经受污染土壤的土壤环境复杂，其生长的作物和正常种植的作物相比，具有不同的光谱表现。可以利用光谱确定作物的土壤污染分布情况，分析污染评估的程度。由于土壤污染监测的机制主要集中在不同的物体具有不同的反射和辐射的光谱特性上，所以当光谱范围越窄时，不同特征之间的区别就越有效。因此，高光谱遥感监测就可以在土壤污染监测中发挥最大的作用。高光谱遥感监测将传统图像尺寸和光谱信息组合成整体，在获取地表空间图像的时候，也得到了每个地物的连续光谱信息。该监测技术在土壤污染监测中的应用，就是利用农作物的光谱响应来识别土壤污染的程度。

5感监测技术在环境保护方面的前景

遥感技术的应用表明，未来的环境监测观测系统应由航天，航空和陆地三方位观测站等一系列子系统组成，充分发挥定性，定向和定量数据的能力技术系统的巨大优势，让全球定位系统可以提供更准确的实时定位系统和地面高程模型。

参考文献

[1]万余庆,张凤丽,闫永忠.高光谱遥感技术在水环境监测中的应用研究[J].国土资源遥感,2003(3):10-14.

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【关键词】航空遥感 应用 趋势

一、航空遥感及其发展史

航空遥感是将传感器置机、无人驾驶的飞行器、飞艇、气球等航空平台上实现遥感对地观测，平台飞行高度在数百米到数万米，其发展已有近200年的历史。由于航空遥感图像比例尺较大，地面分辨率较高，实用性较广，是空间数据获取中不可取代的一种技术手段。航空摄影作为遥感技术中应用最基本的数据获取手段，被广泛应用于地图测绘、资源勘查、环境监测、城市规划等方面。

基于焦平面技术和帧技术的数字航空摄影系统得到了发展。这一技术的特点是利用一块大规模面阵电荷耦合器件（CCD）在照相机的焦平面上采集图像，其图像质量和分辨率完全取决于镜头和CCD像元的规模。它完全摆脱了精度要求、难度很大的精密机械动作，其全电子化和全数字化技术为航空摄影技术领域开拓了一个新的境界，同时也为我们提供了一个很好的机遇。

主动式遥感即由传感器主动地向被探测的目标物发射一定波长的电磁波，然后接受并记录从目标物反射回来的电磁波，如使用雷达探测目标就属于主动遥感。

被动式遥感，即传感器不向被探测的目标物发射电磁波，而是直接接受并记录目标物反射太阳辐射或目标物自身发射的电磁波，如航空摄影、卫星影像等都属于此类。

二、国内航空遥感的应用现状

目前国内航空遥感的应用主要集中在航空摄影测量获取基础地理数据、城市规划、国土管理、城市环境、城市环境、基础设施建设工程规划设计等方面。

（一）基础地理数据采集。由于航空遥感分辨率高、比例尺大，能较好地满足大比例尺基础地理数据的采集，包括1：5000～1：500的数字线划图、数字高程模型图、数字正射影像图和数字栅格图，上述4D产品在规划、城建、国土、房产、交通、电信、水利、环境和各行业设计部门、工程部门是最基础的空间数据，是为规划设计、工程施工、管理、行业应用服务的基础。如我省大力推进的数字龙江建设就大量使用航空遥感数据获取基础地理数据，节省了大量人力物力。目前航空摄影测量已成为基础地理数据采集的基本手段，已形成了具备一定规模的产业，为多个行业应用部门服务。

（二）土地资源和矿产资源。土地资源是不可再生的宝贵资源、是城市赖以发展的基础。城市的规划发展、土地开发利用和土地资源的保护是城市管理、城市经营的主要内容。应用航空遥感技术进行大比例尺土地详查，编制土地利用现状图、土地利用变更图，及时更新地籍资料、增强地籍资料的构造、建造年份，提供违法用地的发生时间和土地类型，鉴定和辨别相关证据，辅助土地执法监查。

（三）环境遥感监测。环境遥感监测主要包括对区域生态环境、水环境、大气环境、城市环境等方面的遥感调查和评价。区域生态环境遥感监测常用近红外、红、绿波段合成的图像为标准假彩色影像（如 TM432/ MSS754），充分利用了对植被和人工建筑敏感的波段，通过影像判读，可以对对土地利用、植被覆盖情况进行有效的分析。

水环境遥感监测是将航空彩色红外图像和热红外扫描图像相结合的方法，调查现有河道功能及河道、湖泊重点污染源的位置、污染源类型、分布特征、污染范围及程度等，编制河道污染源分布图，分析评价污染危害和水环境状况；

城市环境遥感监测是以航空热红外图像为信息源，查明城市下垫面热辐射结构类型，特别是高温热源点的分布及其强度，编制城市热岛强度分布系列图，研究热辐射的形成机理以及下垫面辐射温度与空气温度的对应关系，分析城市热岛效应与城市建设的关系以及对城市环境的影响。

三、国内航空遥感的应用发展趋势

新一代数字航空遥感传感器的高分辨率、高光谱、高探测性能和数字化的处理特征为未来的航空遥感应用提供了更为广泛的前景。其发展趋势有以下几个方面：

（一）成果产品的数字化、实用化

所有的新型航空传感器如：面阵CCD数字航空相机、面阵CCD超光谱成像仪、实用模块化成像光谱仪、测试雷达、三维成像仪等获取的遥感信息都是数字成果，经处理可以直接加工成为各种数字产品，直接为信息化建设的各行各业提供基础地理信息产品和影像产品，如数字国土、数字流域、数字城市、数字社区等。同时随着传感器性能的不断改进，各种产品将更为实用化。

（二）专业应用的细分化与集成化

由于传感器种类的多样化、遥感平台的多样化，可以针对特殊的专业应用采用专业的传感器获取数据、实现专业化应用目的；同时由于传感器发展的小型化，可以在一个平台上同时安装多个传感器，实现多传感器、多功能、多用途的综合集成，为航空遥感技术的综合应用降低数据获取成本，提高应用效率。

（三）由定性应用发展为定量化应用

现有的遥感信息基本可以提供研究对象的位置和属性，即定位和定性问题，从而为我们的应用提供相对在空间的位置、分布、范围、相互之间的关系，同时分析研究对象的特征、类型、属性，进而研究相互之间的关系和规律，得出相关结论，为专业应用和决策支持提供依据。随着新型的数字传感器的实用化，多样化的航空遥感数据源，丰富细分的高光谱特征，并与高分辨率的卫星遥感数据融合，使得航空遥感的应用可以研究相对的位置、研究并作为GIS的基础数据源进行各种应用分析、统计和动态监测，满足更为广泛和更高目标要求的应用需求。

参考文献：

[1]赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2003.

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农业和农村节能减排大有可为

经济增长的能源约束与解约束

全球气候变化的影响及后果:阈值突变和极端天气气候事件——访中国工程院院士、国家气候中心研究员丁一汇

国外资源税制度概览

短信息

国内外循环农业研究与发展比较分析

循环经济法视域下企业的环境责任

关于深化环境保护审计的思考

安徽省发展低碳经济的制约因素、潜在优势和路径选择

我国能源法律体系的低碳化建设

深圳:绿色建筑撬动城市低碳经济

水土流失:中国大地之痛

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基于生态足迹方法的苏州市循环经济发展评价

饮料制造企业实施清洁生产实例

辽宁省污染减排持续攻坚

循环经济在丰田汽车公司及其在津投资企业生产中的应用

白色垃圾成百年难题

风车的联想

发展低碳经济的国际动向与中国的低碳经济道路

科学地认识和研究循环经济——访同济大学教授诸大建

老工业城市加快发展循环经济的思考

WorldView-2高分辨卫星发射成功

短信息

一托四:农村环保宣传形式的新探索

常用卫星图像数据光谱变换新方法

萨科齐与奥巴马电话交谈气候变化问题

国土调查中的遥感目视解译与矢量化方法研究

卫星数据融合技术在环境遥感监测中的应用

一种高分辨率遥感影像建筑物边缘提取方法

区域电离层GPS双频改正模型研究

基于元数据的渤海海洋信息资源目录服务系统

基于MPP方法的SAR目标检测

应用卫星散射计资料研究中国海海面风场时空特征

大辽河(营口段)污染事故自动监控与应急处理系统的构建研究

葫芦岛地区水体污染的卫星遥感监测示范研究

HJ-1多光谱数据在辽东湾生态环境遥感评价研究中的应用

河北省部分典型区域环境卫星CCD影像与Landsat TM影像的对比

绿色奥运的文化力量

国家环境监管能力建设的现状与对策

以可持续发展理念辨析城市化新进程

机动车污染防治在机遇和挑战中前行

智利 阿根廷 巴西环保掠影

短信息

农业循环经济发展模式综述及其对策分析

我国制造业清洁化水平的测度研究

油炉法炭黑生产的清洁生产分析

百乐克工艺在城市污水处理中的应用

复合微生物菌剂在剩余污泥堆肥中的作用研究

辽宁省糠醛生产废水治理技术分析

雷电破坏农村环境的调查和农村防雷技术初探

水中硫化物测定过程中的质量控制

高效液相色谱法测定空气中苯并(a)芘的探讨

地下水除铁除锰技术的研究进展

环境保护机关档案工作建设初探

应用人工湿地技术解决新农村建设中的环境问题

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关键词 高等院校；遥感课程；教学；教材；教学方法；实验

中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0288-02

遥感技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的一门综合性探测技术，它是建立在现代物理学（光学、红外线技术、微波技术、激光技术、全息技术等）、空间技术、计算机技术以及数学方法和地学规律基础之上的一门新兴科学技术[1]。遥感是现代空间信息获取与更新最重要的技术手段之一，已被广泛应用于测绘、地球科学、国土、城市建设、农业、林业、环境、气象、海洋等诸多政府部门和社会、经济领域[2-3]。随着遥感技术越来越广泛而深入的应用，自20世纪80年代以来，我国各高等院校纷纷开设相关专业和课程[4]，引导学生利用遥感技术解决自身专业领域的相关问题[5]。资源环境科学专业开设了遥感概论课程，作为一门专业基础必修课，该课程的内容在本专业其他n程上均有涉及或应用，比如土地利用规划学、土壤地理学、地理信息系统、普通地质学等[6]，本课程的学习效果直接影响后续课程的学习乃至学生将来的就业，其重要性不言而喻。但是在课时有限、教学资源相对短缺的情况下，如何教好并让学生学好这样一门理论性和技术性都很强的课程，需要对教学中的各个环节进行探析。

1 遥感课程教学探析

1.1 教材选择

随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，遥感作为一门新兴的科学得到快速发展。目前，有关遥感方面的教材很多，但是各类教材内容和重点各具特色，又各有其局限性，并且由于出版周期等的限制，其内容始终与最新的遥感卫星发展有一定的差距[7]。本专业一直选择《遥感导论》[8]作为教材进行讲授，该教材是由高教出版社出版的面向21世纪课程教材。但是该教材自出版后并未再版，因而存在对实际应用和学术前沿关注不够的弊端，故根据资源环境科学专业的培养目标和学生的就业领域精选了几本辅助教材，并整合教材内容进行讲授。辅助教材选择的是《高光谱遥感-原理、技术与应用》[9]《环境遥感监测与应用》[10]《遥感基础与应用》[11]等。最新出版的教材《遥感原理与应用》[12]读者评价很高，也可以作为辅助教材。以上教材与专著的出版时间相对较晚，基本涵盖了遥感技术的最新发展及应用的最新领域，并结合了资源环境科学专业的实际应用，对主讲教材起到了有益的补充。当然备课时还需要到相关网站查阅最新的参考信息，了解遥感卫星的最新发展动态[7]。

1.2 教学内容

资源环境专业并没有设置很多关于计算机知识、测绘知识以及空间科学、信息科学等方面内容的课程，这就给遥感课程的教学带来相当大的困难[13]。资源环境科学专业开设遥感课程的目的主要是要求学生通过学习该门课程能够掌握遥感基础知识，并学会将这一先进技术应用于资源环境领域，比如资源调查与环境监测等。因此，根据遥感课程教学目标和学生的实际情况，对涉及较多物理、数学、计算机、测绘和空间科学的电磁辐射、遥感成像原理及图像处理的各种算法等纯理论的内容进行简化、精讲。而对于学生感兴趣，并与实际应用结合紧密的资源环境遥感专题应用方面的内容适当增加课时，结合实际案例进行剖析，将理论与实际应用结合进行详细讲解，并进行实时演示，让学生掌握遥感技术实际应用的流程，增强学习兴趣，并为后续遥感实验课程的顺利开设做铺垫。比如讲解土地利用遥感监测专题时可以结合科研课题，以洛阳市的土地利用遥感监测为案例，从数据收集、资料整理、技术路线与方法、结果分析几个方面进行讲解和演示，让学生对于遥感图像处理方法及信息提取，比如几何精校正、波段组合、增强处理、图像融合、图像分类等有进一步的了解，并对前期所学基础知识进行复习，对于遥感技术的专题应用有切身体会，从而增强学生的学习兴趣。

1.3 教学方法

作为现代教学方法之一的多媒体教学法，具有信息容量大、表现形式多样、图文并茂、声像并举、直观明了等传统板书无法比拟的优势[6]。但是，教学过程中存在教师过分依赖多媒体教学的情况，比如将教材内容原版搬至PPT，没有进行取舍，然后教师对着PPT进行“满堂灌”式的讲授；而学生在教师这种方式的教导下，被动地接收，缺乏思考，存在教学内容难以被消化、吸收的现象。要改变教师“眉飞色舞满堂灌”、学生“呆若木鸡听”的现状，就必须在利用课件教学时，创造性地运用教师与学生“双向互动式”和“讨论式”的教学法，设法让学生参与教学过程，发挥其主体性作用[14]。比如进行图像增强处理内容讲解之前，教师可以鼓励学生进行分组，课后以小组为单位通过教师提供的网站免费下载学校或者其他熟悉区域的遥感图像，然后查阅资料以多种增强方法对同一遥感图像进行处理，比较各种增强处理后遥感图像的变化及特征，并进行总结，准备好PPT课堂汇报和讨论。在教师课堂讲解“图像增强处理”内容时，可以选择一组制作美观且内容较全面的PPT由学生进行现场汇报，然后全班学生和教师一起参与讨论，之后教师总结存在的问题，有针对性地进行详细分析、讲解，这样不但调动了学生作为学习主体的能动性，也增强了学生的学习兴趣及主动性，并且通过学生自己查阅资料解决问题的学习过程，最终的教学效果远优于被动式接收知识。

1.4 实验环节

实验教学不但是遥感课程教学的重要组成部分，而且是学生实践技能培养的关键环节[15]。目前，国内缺乏普适性较强的遥感上机实验课程教材，这是各大院校遥感课程教师普遍的感觉，因而各大院校使用的实验教材多为自编[16]。资源环境科学专业的实验教材是教师根据现有的实验条件、学生的实际情况自编的。对于验证性的实验，教师只需要将必要的步骤在实验教材中体现出来，而没必要将每一个步骤细化，这样实验教程既起到了提纲挈领的作用，也给学生提供了思考的余地。实验课设置的时间最好在理论课讲授完之后的1～2周进行，这样学生既可以对上课讲授的内容进行复习，又可以通过上机操作对遥感图像处理过程加深理解。最后必须增设一个综合性专题实验，将遥感预处理、增强处理、分类及野外调查、现场解译、专题制图等知识串联起来。鼓励学生课外查找资料，自己确定具体的专题实验项目，然后在教师的辅导和各小组成员通力合作下完成资料的收集、技术路线和方法的确定、野外调查和解译、专题图的制作。通过综合性实验的完成，学生不但对所学的遥感知识有了更多的了解和理解，而且可以掌握遥感技术解决实际问题的流程。最后，教师对学生的实验结果给予中肯的评价与鼓励。

2 结语

遥感是一门涉及多学科知识的综合性课程，其理论性、技术性和实`性都很强。本文仅对资源环境科学专业遥感课程教学的4个核心环节进行了深入的探讨，对于本课程的教学方法今后还将继续在教学过程中进行学习和研究，以便进一步提高学生的积极主动性和学习兴趣，改善教学效果，提高教学质量。

3 参考文献

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篇7

关键词：地质学；现代农业；交叉学科；促进；服务

Abstract: In order to promote modern agriculture scientifically and fast development, must fully understand the foundation of agricultural development -- land, land quality depends on the soil beneficial harmful element abundance, while the soil is composed of clastic rocks formed by geology, regional soil formation and composition determined by relying on the background of rock geological environment system. Therefore, development geology application in the field of agriculture, applied geology theory and a new round of land resources survey results for the modern agriculture service, in recent years more and more attention, learning and agronomy combination will vigorously promote the transformation of traditional agriculture to modern agriculture.

Key words: geology; modern agriculture; interdisciplinary; promote; service

中图分类号：TU文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02

农业自古以来就与地质有着千丝万缕的关系，无论现代农业抑或传统农业，基础都是土地资源，而正是地质作用造就了农业的基础——土壤，区域土壤的形成取决于所依托的背景岩石地质环境体系，不同岩石背景形成的土壤中富含有益有害元素的丰度不同，它决定了其上赖以生存的植物类别及其所能吸取的营养成分。

随着传统农业向现代农业转化，应用地质学研究方法和手段促进农业发展越来越受到重视，使农业地质学这门交叉学科得以蓬勃发展。

1.地学与农学的联姻——农业地质学

地质科学与农业科学相结合衍生出边缘学科——农业地质学。其早期研究历史可以追溯到19世纪中叶，农业地质一词最早由法鲁和李希霍芬提出，经过一百多年的研究深化，其发展路径大致如下：20世纪前40年里，认为土壤由岩石碎屑演化而来，主要研究农业经营和农学中所遇到的地质问题。20世纪50年代后，随着全球人口、资源、环境问题的日益突出，农业地质逐渐列入环境地质或生态地质范畴。在中国，20世纪80年代前，主要集中在为农业服务的区域地质、区域水文地质、农药农肥矿产勘查等传统地质领域；20世纪80年展为以地层、岩石和地貌等农业背景条件为对象的农业地质研究，探讨特产农作物的不同地质背景及其与某些地球化学元素的关系，以及增产途径[2]；20世纪90年代为建设可持续发展的现代农业和良好的生态环境，逐渐形成了生态农业地质学。

2.地质学在现代农业发展中的作用

随着地质学研究领域不断深化和拓展，地质学在农业发展中的应用越来越广泛，其作用对现代农业的发展的影响也逐渐得到认同和重视。主要体现在以下几个方面：

2.1已经开展或正在开展的领域

地质学为农业服务近年来已经取得了很多成就，我国在80年代已经开始了小范围的农业地质调查，1999年开始，浙江、四川、湖北和广州等55万平方公里的区域加入了土地基因普查的试验，对当地农业发展带来新的思路。2003年以来，国土资源部全面规划和部署了农业地质调查工作，我省开展的辽河流域农业地质调查不仅对辽河流域生态地球化学环境做了总体综合评价。

2.1.1区域地质背景研究为农业区域规划、产业布局提供依据

以岩石学、地球化学、土壤学和农业化学理论为基础，通过研究地层、岩石、矿物、水文、地貌等环境地质背景因素，以及土壤类型和土壤地球化学条件、元素的背景与丰缺、土壤环境状况与环境容量，从而揭示地质体的风化、元素迁移、水分供需等与农业生产、农作物产量、农产品质量间的关系，弄清名优土特产的优势和劣势地质背景特征，以及不良地质背景的控制性因素，从根本上掌握作物生长的适宜性。

2.1.2利用水文地质适当开采地下水资源，为我省水利建设、农业生产提供保障

根据历年来水文地质的研究观测结果，掌握地下水的基本特征及其运动、分布规律，尤其是大型水利工程、矿山开采和大规模地下水开采造成地下水位抬升或迅速下降给农业带来的影响。研究松散沉积物的水理性质、地下水的垂直分带及其规律，弄清农业给、排水对土壤理化性状的影响，为北方干旱地区和盐碱地利用地下水灌溉提供技术支撑[3]。因而应尽快开展矿区周边的土壤重金属普查分析并与背景区进行对比研究。

2.1.3普查和评价矿山开采、尾矿堆积带来的土地破坏、地面塌陷、泥石流等地质灾害对农业的影响，达到有效避让和防治

地质灾害对农业生产生活的影响日益严重，由于自然地质作用和人类大规模生产活动，常对周边地质环境产生影响。因而研究地质灾害的自然成因和发展分布规律，研究因地质灾害、生态环境灾害和不良的社会经济活动而诱发或导致的各种地质灾害（地面沉降、滑坡、泥石流、地下水位升降、土壤沙漠化、海侵与土地盐碱化等）[4]，以达到预防、治理、减灾防灾的目的，有效调控农业生态系统。

2.2综合研究运用大调查成果，进一步拓展新的应用领域

如何更好的应用这些公益性的地质和土地调查成果，打破行业、学科界限，更好的为现代农业和其他行业服务，是一个值得探讨的新问题。

2.2.1将国土资源调查和农用地分等调查成果相结合

通过已经接近尾声的第二次土地资源调查、矿产资源大调查以及农业地质调查，结合已经完成的全国农用地分等定级工作成果，查明土地资源数量和质量状况，研究区域农业生态环境状况、农用地质量等级与矿产资源赋存种类、范围、开发等的相关关系。

2.2.2将区域地质环境遥感调查及监测成果与农作物品种长势契合分析

多年的地质工作，积累了大量的资料，尤其是近年来开展的遥感、化探等先进手段取得的成果，完全可以应用在农业研究方面。2003~2010年开展的全国区域地质环境遥感调查与监测，首次获取了一批陆域全覆盖的大型、整装、多期次、无缝遥感监测数据, 完成三期卫星遥感地质数据为一体的全国区域地质环境遥感调查与监测信息管理平台，为全国生态地质环境长期、动态、快速调查与监测，以及成果的社会化服务奠定了基础。

3.结束语

地质学与农业科学都是以地球岩石圈为研究对象，有着天然的共通点，随着地质工作服务领域的不断拓宽，伴随我国发展现代农业、农村经济可持续发展及良好生态环境的新要求，国内逐渐开展的农作物适宜种植的调查研究、大区域农业地质环境调查与评价、国土资源大调查等工作，为地质与农业紧密结合提供了契机。

参考文献：

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[关键词]遥感应用；变化检测；资源环境卫星气象学一般流程

一、遥感技术变化检测应用

1.1 遥感技术变化检测应用综述

从1972 年美国发射第一颗陆地资源卫星以来，对地观测卫星发展迅速，应用领域得到不断扩大，应用成效也得到不断提高由于遥感观测有着信息获取方式优良，获取条件相对简单，实时性、高效性、广域性以及其他诸多优点，因而如何从遥感观测所供给的大量数据中提取变化信息，并将这些信息运用于生产生活的方方面面，已经成为目前遥感应用领域中一个亟待解决的问题。

为了解决上述问题，变化检测技术应运而生。所谓变化检测技术就是对不同时段的目标或现象状态发生的变化进行识别、分析的计算机图像处理系统，包括判断目标是否发生变化、确定发生变化的区域、鉴别变化的类别、评价变化的时间和空间分布模式。在遥感技术几十年的发展历程中，变化检测技术的研究成了各地专家学者研究的一个重要的课题。在计算机图形学、空间探测技术以及其他与遥感有关的诸多领域蓬勃发展的带动下，世界各地学者跨国、跨领域的交流合作下，基于遥感影像的变化检测技术迎来了一个高速发展时期。然而就目前的技术与设备而言，目前所采用的任何一种变化检测方法都具有其局限性。在下文中，我们将就各类方法的局限性与优越性进行讨论，了解其特点与所适用的领域。

1.2主流变化检测方法及优缺点

随着数十年来各国学者跨学科跨领域的合作交流，遥感相关学科的蓬勃发展，作为土地覆盖利用监测的关键技术的变化检测方法日益繁多。可以将遥感影像的配准方式以及变化检测的数据源作为划分依据，将目前主流的变化检测方法分为两大类、七种方法。第一类是先进行图像配准后变化检测的方法；第二类是变化检测与图像配准同步进行的方法。或者，可以按照是否需要进行实现分类作为划分依据，将变化检测方法划分为两类：即直接比较变化检测法、分类的变化检测法。

二、遥感技术在资源环境中的应用

2.1遥感技术应用于资源环境监测中的必要性

自第一次工业革命以来，经济发展与环境保护、资源开发和可持续发展之间的矛盾便已经存在，且受到世界经济的不断发展以及后续两次工业革命的影响，人与自然、人与资源的矛盾日益加剧。如何处理与社会发展相共生的资源匮乏以及环境恶化，成为人们不得不面对的一个问题。然而一直以来，两道天堑阻隔在资源环境问题处理的面前，即如何全面而快速地获取资源环境变化信息，以及如何高效高精度的处理这些数据。直到20世纪60年代，随着空间探测技术的发展以及大数据处理技术的日渐成熟，遥感技术进入了人们的视野之中。遥感技术以其观测的广域性、数据获取的综合性、资料采集与数据处理的高效性、处理结果的高精度性等优势成了现如今，局部乃至全球资源环境数据获取与处理的重要手段。

2.2遥感技术应用于资源环境的优越性

遥感技术对环境研究来说，其优越性可归纳为“高、远、多”。

高，遥感影像从高空对地面目标进行观测，所受的遮蔽少，视野开阔，观测范围大，鸟瞰全局，从而使遥感影像更加完备而全面的实现地面观测。

远，遥感技术能够不直接接触被测物体，远距离的获取地物的几何与物理信息，对目标地物及其所处的环境不造成干扰，使得获得的数据更加客观可靠。

多，包括多点位、多谱段、多时相、多高度的遥感影像和“多次增强”的遥感信息。

总的来说，遥感技术应用于环境资源中，可以为用户提供时空连续性的区域性同步信息。这些信息具有综合性、系统性与同时性，而这也恰恰是遥感技术区别于其他技术，在资源环境中的应用所具有的优越性。

2.3遥感技术在资源环境中的发展趋势

遥感影像获取技术方面，随着高性能新型传感器的研制开发水平的提高以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感技术在资源环境中的应用主要呈现以下五个大的发展的趋势：

2.3.1 遥感影像获取技术蓬勃发展

2.3.2 数据处理系统呈现高速性、大容量性和高精度性的特点

2.3.3 4S技术（GIS、GPS、RS、ES）技术呈现集成化、一体化的发展趋势

2.3.4 遥感信息模型与遥感信息处理方法的逐步发展完善

2.3.5 国家环境资源信息系统以及环境遥感应用系统的建立

可以预见的是，遥感技术在资源环境中的应用在未来的发展中，功能模块集成化、技术科学化、数据处理智能化、检测科学化等特点将更加明显。随着遥感技术以及相关学科的发展，在未来的生产生活中，遥感技术必将更加深入而广泛地应用于资源环境资料的获取与处理，以其独特的优越于生产生活。

3 遥感技术在气象学中的应用

3.1遥感技术应用于气象学的优越性与局限性

大气遥感作为遥感技术数十年间发展最为迅速的新兴学科，在大气科学中一直发挥着重要作用，是现今气象学的支柱学科之一。随着气象学的研究与发展，气象学对全球范围以及区域范围的大气特征的观测越来越强调其时空连续性。且由于气象学研究的主要对象无法直接接触，或直接接触难度大，遥感技术作为一种不直接接触被测物体，即可获得其物理几何特性的观测技术，显示出了其独特的魅力。另一方面大气物理学、近代电磁学、计算机及其相关学科的发展，传感器等硬件O施的完善，都进一步地推动了遥感技术在气象学中应用的深度与广度。

大气遥感是利用遥感器传感器所监测到的监测大气结构、状态及变化，不需要直接接触目标而进行区域性的跟踪测量，能够快速地进行污染源的定点定位，从而获得全面的综合信息得一门遥感技术。安置在遥感平台上的传感器通过对大气光谱特性的观测，可以将无法由遥感手段直接得到的各气体成分以及其他的各个物理量判读出来。遥感技术所用的探测波段广，可以根据不同大气成分的电磁波谱特性，选用合适的波段进行监测。同时，由于遥感平台上所搭载的传感器对于各种波谱的探测宽度与灵敏性远高于人眼，故可以探测到人眼无法识别的对象。遥感测量获得的原始影像能够给气象学研究提供更多的原始数据，而遥感影像的后续处理则能将所获取的大量数据转化成有益于气象研究的信息。

然而，受限于当前遥感技术的发展水平以及软硬件设备的技术条件，遥感应用于气象学中所获得的卫星云图分辨率有限，同时由于除观测对象外其他大气成分干扰，摄取的影响将会产生这样或那样的为误差，严重的影响测量精度，降低了遥感影像所获取的气象学资料的可靠性。

3.2遥感技术应用于气象学的几个实例

3.2.1有害气体的监测

有害气体通常指人为或自然条件下产生的二氧化硫、氟化物、乙烯、烟雾等对生物有机体有害的气体。但用遥感技术对大气中的某一成分进行观测时，我们往往不能直接对其进行观测。但是，@并不意味着遥感技术不适用于该类观测。我们可以利用所观测成分特定的电磁光谱特性间接地监测该成分的分布以及变化情况；或者我们可以通过观察这些不易直接观测的成分对其他地物的影响，以达到对目标成分追踪观测的目的。比如地表硫化面，酸雨对植物的腐蚀情况等等。

3.2.2城市热岛效应监测

城市热岛效应是城市中的空气温度高于城市周围郊区的温度，故形成了从城市流向郊区的一种环流。与有害气体监测相类似，城市热岛效应监测同样采用了间接监测的手段。我们知道到，植被覆盖率与植被覆盖种类和城市热岛效应的影响范围存在很强的相关性。通过比对城郊的植被变化，就可以得到城市热岛到效应的影响范围。当然，我们也可以通过直接比较不同时相的遥感热红外影像直接得到城市热岛效应的日/年变化规律。

4 遥感技术应用的一般流程总结

遥感技术应用的一般流程：

随着遥感技术应用领域的日益广阔，各个学科与遥感技术的联系逐渐加强，遥感技术的规范化、流程化成了大势所趋。如何建立一个普遍适用的大体操作流程，成了我们现在急需解决的问题，笔者根据平时所学以及汇总众多的资料，现提出自己的观点。

4.1利用遥感平台上的传感器对目标地物进行观测，实现数据的获取与输入。

4.2采集光谱特征，并依照光谱特征建立模型，并对模型进行评估，以此作为是否重建模型的依据。

4.3利用所建立的模型对采集到的数据进行处理，可分为三个流程：（1）建立数据处理流程；（2）选择各个环节所采用的数据处理方法；（3）输入所需处理数据并配置相关参数。

4.4获取处理后的数据，并对数据进行后续处理。

5 存在的问题及展望

5.1存在的问题

遥感技术经过数十年的发展，已经成为一个十分完善的学科体系，应用于生产生活的方方面面。然而，在现阶段的技术条件的限制下，遥感技术仍然需要面对一些技术上的挑战。

首先是遥感技术发展的过程中，尺度与角度的问题。由于用不同空间分辨率获取的图像间没有简单的平均或平分对关系。[16]传感器的分辨率与地物的辐射值并不满足线性相关。同时，由于传感器所接收到的辐射信号具有多源性和多时性，这就给数据的几何配准带来了不便。另一方面，虽然随着人工智能与计算机图形学技术的发展，遥感信息的提取效率越来越高。然而由于技术条件以及软硬件条件的限制，遥感信息的自动提取仍然是我们急需解决的问题。最后，随着时间维度的加入，遥感数据变得异常复杂。如何实现对四维数据进行同化，是我们不得不面对的问题。

5.2 对遥感未来的展望

遥感技术方兴未艾，即使是发展到现在，仍然有着巨大的发展潜力。无论是空间探测技术的进步，还是传感器的更新换代，都将极大地促进遥感技术的发展与繁荣。展望未来，我们可以发现遥感技术将呈现以下几个特点：

5.21随着传感器的更新换代以及遥感技术更高精度的要求，卫星遥感将呈现高分辨率、高精度的发展趋势。

5.2.2随着雷达技术的发展与广泛使用，各式雷达传感器的广泛使用，遥感技术走向全天候、全时段的新阶段。

5.2.3热红外遥感技术的大力推广使得遥感技术对于与地球表面热量有关的地物及其变化的监测进入了一个新的高度。

5.2.4 4s技术的发展使得遥感技术呈现集成化一体化的趋势。

5.2.5数字地球概念的提出，使得遥感技术与其他相关学科在全球层面上实现了一体化、系统化、联系化，构成了一个有机的整体网络。

结束语

自19世纪60年代遥感诞生之日起，数十年来，遥感技术在变换检测、资源环境信息获取与处理等诸多领域一直发挥着重要的作用。当然，任何技术都不是万能的，都有其局限性。然而遥感技术尽管经过了数十年的发展，但其应用前景依旧广阔。尤其是随着深空探测技术、图像处理技术、波谱分辨技术等相关领域学科的不断发展推进，遥感技术更是展现出来前所未有的生机，笔者限于所学知识有限，无法对遥感技术进行更深层次的专业化讨论，但我们相信，遥感技术的前景一定是务必广阔的。

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篇9

关键词：农情遥感；“三农”金融；农产品价格

影响农业生产和农民收入的主要因素是农产品单产、种植面积和价格。对涉农金融机构而言，构建气候信息的收集和应用体系，能够有效预测产量及价格走势，对深化三农金融服务具有重要意义。和传统农情信息收集渠道相比，日益成熟的农情遥感技术具有成本低、覆盖面高等优点，在农业生产、涉农金融服务等方面具有广阔的应用前景。本文拟分析农情遥感技术在“三农”金融服务中的应用，并提出若干对策建议。

一、 气候信息是搞好农业相关金融服务的重点

农作物生长的气候条件（主要是温度、降雨、光合作用等）、种植面积等决定了农产品的产量，进而影响农产品价格走势。前瞻性地监测粮食主产区的气候信息，能够有效把握市场动向。在这方面，全球主要涉农企业（包括粮商、大型农场等）以及金融机构（农产品期货交易商、涉农金融机构等）都进行了积极探索，并建立了系统的农业气象及种植情报收集、农产品产量和价格分析预测体系。

美欧主要粮商建立了遍布世界的农业信息网络。通过系统地收集和分析世界各地气候、农作物生长情况、消费和经济形势等信息，先于市场掌握主要农产品生产、收成和消费全貌，并通过全产业链经营、粮食衍生品交易等策略，将自身经营风险控制到最低。例如美国嘉吉公司（Cargill）通过实时收集各地温度、降雨量、极端天气、降雪量、日照等检测指标，借助评估模型来预估天气因素对产量、收入和利润的综合影响，并开展相关风险管理（陈佳，2015）。

除粮商外，主要涉农金融机构也重视气候信息在金融服务中的应用。国际金融机构先于市场掌握农产品市场信息，推动农产品相关的投资、交易和避险等业务运作，并以此获取超额收益。2012年，高盛在粮食投资中赚取了4亿多美元。为数众多的农产品对冲基金通过聘请气象专家，或通过商业气象咨询机构获取气象信息，作为预判市场走势的重要依据。据统计，美国已有数百家商业气象资讯提供商；AccuWeather作为其中的佼佼者，已成为多家涉农金融机构的气象信息提供商。美国芝加哥商品交易所等机构积极培育气候衍生产品市场，推出标的涵盖降雨量、降雪量、温度、湿度等气候相关期货、期权和互换等产品，为气候风险敏感企业和居民提供避险选择。

二、 农情遥感监测技术在农情信息收集方面具有显著优势

20世纪70年代以来，主要国家和国际组织利用遥感技术具有监测面积大、探测周期短、获取信息丰富、费用低廉以及可以实现宏观、动态、快速、实时、准确的作物长势监测和估产等特点，积极推进农情遥感技术，目前已形成了科学完备的体系。我国逐步建立完善了全球农情遥感速报系统（Crop Watch），该系统以遥感数据为主要数据源，以遥感农情指标监测为技术核心，仅结合有限的地面观测数据，构建了全新的不同时空尺度农情遥感监测多层次技术体系，具备全球典型作物产量监测和农业生产趋势分析功能，并定期公布《全球农情遥感速报》、《全球生态环境遥感监测年度报告（大宗粮油作物生产形势）》，为众多依赖粮食进口、没有能力开发与运行先进的农情监测系统的贫困国家提供了农情监测服务，为国际社会提供了另一个独立的信息获取途径，对提高透明度，维护国家粮食安全，加强我国在全球范围内的粮食安全合作具有重要意义。

总体看，农情遥感监测有以下突出优势：

1. 科学性较高。决定农产品产量关键数据如作物种植面积、单产、长势等，吴炳方等（2010）通过气象及遥感数据，结合多组方法集得到，形成了独立的农情遥感信息源。一是作物种植面积。一种方法是通过计算作物种植成数（总播种面积/耕地面积）和作物种植结构（某种作物播种面积/总播种面积），利用耕地面积乘以作物种植成数和作物种植结构就可以得到不同作物的播种面积。另一种方法采用高、低分辨率数据结合的作物面积提取方法，基于时间序列归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）数据提取不同作物的特征曲线进行面积估算。二是单产。有的基于遥感信息同化生长模型的作物单产模型估算；有的采用农业环境指标、农情遥感指标和地面农业气象因子观测数据，通过农业气象模型、遥感模型和作物生长模型，采用多种单产预测结果融合计算。三是长势。Crop Watch主要使用了两种指标对不同空间单元的作物长势进行分析，一个是农业环境指标，通过潜在生物量（温度、光照、湿度等天气因素对作物生长的潜在影响）来反映；另一个是农情遥感指标，通过植被健康指数，耕地种植比率和最佳植被状态指数等评估作物长势。作物长势监测技术日益成熟，使农情遥感具备了短期预测功能，提前预测粮食生产形势，这也是农情遥感的最大优势。此外，利用农情遥感监测长势的另一个优势是其基于卫星遥感数据监测结果，可以与往年的作物播种情况和生长形势进行对比，人为干扰因素较小，可实现全球全覆盖、多时相的观测，具有全局性，有效克服地面调查以点带面、以偏概全等问题，相比统计抽查更全面。

2. 能够实现不同的广度和精度要求。以Crop Watch为例，郭华东等（2014）利用不同的环境因子及农业监测指标能够实现四个范围尺度的作物长势、产量和农业变化趋势，兼顾了预测广度与预测精度。一是在全球尺度上，利用三个农业环境指标（降水、光合有效辐射和气温）以及潜在生物量对全球农业环境进行评估，重点评估全球农业生产形势和预警风险区域。二是在区域尺度上，综合利用农业气象条件指标和农情遥感指标（主要是植被健康指数、复种指数、最佳植被状况指数和耕地种植比例等），主要实现全球七个洲际主产区的农作物长势及农田利用强度监测分析。三是在国家尺度上，对总产量占全球80%以上的30个主产国，通过NDV1、作物种植面积、时间序列聚类指标等信息，对玉米、小麦、水稻和大豆四种大宗粮油作物进行生产分析和供应形势预测。四是在省/州尺度上，加入种植结构和耕地比例指标。我国的作物种植结构主要通过GVG系统由田间采样获取，美国和加拿大等国的作物种植结构由主产区线采样抽样统计获取。由此可精确到省级玉米、水稻、小麦和大豆等作物相关信息，具有较高的预测精度。

3. 预测结果较好。主要体现在两个方面：一是预测指标实行全球验证。Crop Watch利用全球28个研究区的地面观测点及中国2000多个样方的作物单产调查数据，对各农情遥感指标及产量预测进行验证，及时纠偏。二是产量预测结论清晰、准确性较高。从近几年的监测报告提供的预测与事后的真实产量验证看，Crop Watch的预测结果具有较高的可信度。根据Crop Watch2015年5月的预测，全球玉米、大豆全年产量同比分别下降1.3%与1.1%，水稻与小麦产量同比增加1.0%与0.9%（吴炳方等，2015）。

4. 边际成本较低。传统农情信息获取是以农业生产经营户和农业生产经营单位为对象，采用统计抽样方法，依赖庞大的调查队伍、选取观测点以及购置监测设备等支出，信息获取成本高、时效性差、覆盖范围小。普通企业很难有足够的人力、物力和财力构建农情信息网络。借助现有的气象观测网、遥感监测体系，只要长期监测和统计预测，农情遥感监测系统可以与往年的作物播种情况和生长形势的监测结果进行对比，准确反映粮食生产形势，能够以较低的边际成本为包括金融机构在内的企业提供农情信息服务。

5. 灾情监测方面优势明显。在全球气候变化背景下，全球极端气象灾害仍可能延续多发、频发、重发等趋势，农业生产可能出现大幅波动。20世纪90年代全球极端气象灾害比20世纪50年代高出5倍以上。遥感技术是目前多尺度旱涝监测最有效的手段，能够及时获取旱涝灾害的强度、影响区域等信息，并结合作物生长不同阶段评估灾情对产量的影响。比如厄尔尼诺（El Ni？ko）和拉尼娜（La Ni？ka）现象，目前主要通过监测相关观测区域海温和南方涛动指数（Southern Oscillation Index，SOI）进行预警，但无法实时跟踪其影响范围、持续时间、作用强度等。相对来讲，农情遥感能够密切跟踪监测其发展态势，并及时修正对农业产出的预期。

三、 加强农情遥感技术应用，提高"三农"金融服务质量

气候不仅是气象领域的研究内容，也是影响经济的重要因素。1998年美国前商务部长William Michael Daley在美国国会作证时指出，美国经济中至少有1万亿美元与天气密切相关。农业受气候的影响最为直接，包括涉农金融机构在内的相关部门都应该重视气候问题。借助最新农情遥感技术，能够不断提高对全球主要农产品产量和价格的研究和分析能力。

1. 高度重视农情信息工作。金融机构普遍认为气象方面的研究预测是气象部门的事，与金融的关系不大。2014年以来的厄尔尼诺事件，正在对全球农业生产造成巨大影响，但涉农金融机构并未充分考量这一事件冲击。从某种程度上说，金融领域仍将气候因素视为外生变量，缺乏对农业气象灾害风险和经济影响的定量分析和动态评估的意识和能力。

近年来，我国大力推进现代农业发展，种养大户、新型农业经营主体快速培育，农业逐步成为高投入、高产出、高风险的行业。调查发现，种粮大户因不掌握气候信息而导致巨亏的例子比比皆是。客户对金融服务的需求已不仅局限于信贷、结算等传统领域，对气候信息支持、农产品价格预测、农业风险整体解决方案等智力密集型服务的要求日益增长。金融机构应及时挖掘客户需求，持续加强气象相关研究并提供相应服务。培养一批既精通农业气象又懂农村金融的复合型人才，能够深入研究气候与收成、产量与价格等变量的关系，以及农业灾害的影响程度与涉农贷款不良率的关系，并开发相应的产品和服务，满足客户的需求。

2. 推动金融机构与气象、遥感等相关部门合作。目前国内提供农业气象服务的机构主要有中国气象局等。中国气象局提供的农业气象产品涵盖大气监测与预报、气候监测与评估、生态与农业气象等领域。其农情信息来源既有气象和遥感卫星，也有完备的本土地面观测网络，农情数据可靠，但缺乏对全球范围的作物长势监测产品和基于遥感的作物产量预测。Crop Watch系统自1998年建立以来，经过不断改进和提高，并大量融合了大气科学、农业气象学等相关成果，监测精度和范围大幅改善，建成了系统的农情分析体系。目前，我国是国际上少数几个开展全球农情遥感监测的国家。Crop Watch已与欧盟的MARS、美国的Crop Explorer系统并列为全球三大农情遥感监测系统，成为地球观测组织/全球农业监测计划（GeoGLAM）的主要组成部分，并为联合国粮农组织农业市场信息系统（AMIS）提供粮油生产信息。建议涉农金融机构加强与中国气象局和国家遥感中心合作，争取人员和技术支持，在Crop Watch的技术框架和分析方法基础上构建适合自身的农业产量分析和预测架构。

3. 加强农情信息在风险管理中的应用。长期以来，“三农”金融风险管理主要侧重客户和行业等纬度分析客户的财务能力和风险状况，并作为信贷投放和风险管理的主要依据，对气候信息的分析应用较为薄弱。这种只见树木不见森林的分析体系，难免影响风险管理效果。有必要加强大气候、大环境的研究和运用，在客户分析、信贷决策中适当提高气候信息的权重。可以考虑根据农情预测有选择地投放信贷资源，将更多涉农资金投向气候条件好、收成理想的区域和经营主体。尽快建立基于厄尔您诺和拉尼娜等全球气候周期及暴雨等重大灾害性天气过程和干旱、洪涝等重大天气灾害的预警体系，实时跟踪监测受灾程度和范围，并采取应对措施，提高农业抗风险能力，保障银行涉农贷款安全。

此外，农业保险作为一种风险管理工具和国家农业支持保护体系的组成部分，面临严重的道德风险，灾害损失难以评估，保险责任难以确定，理赔工作难度大、成本高等技术性难题，金融机构在涉农保险创新、气候金融产品开发等方面积极性不高，甚至有畏难情绪。利用农情遥感监测技术“快速、独立、直观、客观”的特点，可以迅速、准确的估算灾情面积，确保保险业务管理的科学性和高效性，提升农业风险管理能力，防灾减灾能力，提高农业保险承保理赔核。

4. 提高全球农产品市场的话语权。美国前国务卿基辛格博士曾深刻指出，控制了粮食，就控制了世界上所有的人。近年来，农产品金融化的趋势日益明显，农产品价格已不简单受供求规律的影响，相关金融机构已成为国际农产品市场的主要参与者和定价者。华尔街的投资银行、对冲基金以及其他金融机构大肆投机粮食市场，开发复杂的金融衍生品（如温度指数期货、霜冻指数期货等）并影响价格走势；四大粮商等控制全球粮食产业链的传统力量在现货和期货交易市场两边下注，有的粮商直接成立对冲基金，专门从事粮食炒作。影响粮食供求的气候信息，大到厄尔尼诺、拉尼娜等全球性气候现象，小到粮食主产区的局部气候灾害，都可能成为粮价涨跌的推手，小事件引发粮价大波动的蝴蝶效应屡见不鲜。我国涉农金融机构，应在及时获取全球农情信息的基础上，加强国内主要粮食企业合作，提高在全球粮食市场的影响力。一是积极争取全球粮食定价权。作为全球重要的农产品净进口国，中国需求已成为部分农产品价格波动的重要因素。根据农业部的数据，2014年我国粮食进口总量约1亿吨，其中大豆进口达到了7 140万吨。国际粮价波动已成为中国粮食安全的重要影响因素。可考虑推动有关方面密切合作，通过适当的策略、产品和渠道，降低农产品进口的价格风险。在能力和条件具备的前提下，国内金融机构可与国内粮食巨头（中粮集团、中储粮等）及气象服务机构合作成立农产品交易机构，适当参与粮食衍生品交易。二是吃透全球粮食金融化问题。有必要深入研究西方涉粮金融机构的操作手法和运作模式，评估农产品产量预期、能源价格、天气变化、气候灾害、运输风险等对价格走势的影响路径，并采取适当的应对策略。三是及时农产品相关报告。农行等主要涉农金融机构应借鉴全球先进同业的做法，加强气候和农产品市场研究，定期或不定期面向全球水稻、小麦、玉米、大豆、棉花等主要农产品分析报告，提高市场影响力。

参考文献：

[1] 陈佳.四大粮商之嘉吉：打造“农业一体化+物流+金融风险管理”的纵横全产业模式.长江证券， 2015-03-18.

[2] 吴炳方，蒙继华，李强子，等.“全球农情遥感速报系统（Crop Watch）”新进展[J].地球科学进展，2010，（10）：1014-1022.

[3] 郭华东，吴炳方，曾红伟.全球生态环境遥感监2014K2

年度报告[R].中国科学技术部国家遥感中心，2014.

[4] 吴炳方，常胜，陈波，等.全球农情遥感速报[R].中国科学院遥感与数字地球研究所，2015，（2）.

[5] 齐江涛.玉米果穗产量实时监测方法及其应用研究[D].长春：吉林大学学位论文，2011.

[6] 刘云.基于NOAA卫星的冬小麦冠层表面温度估算及初步应用的研究[D].北京：中国农业大学学位论文，2003.

[7] 蒋桂英.新疆棉花主要栽培生理指标的高光谱定量提取与应用研究[D].长沙：湖南农业大学学位论文，2004.

[8] 陈水森.基于波谱库的作物纯像元识别与种植面积遥感估算[D].北京：中国科学院研究生院（遥感应用研究所）学位论文，2005.

[9] 蒙继华.农作物长势遥感监测指标研究[D].北京：中国科学院研究生院（遥感应用研究所）学位论文，2006.

[10] 张明伟.基于MODIS数据的作物物候期监测及作物类型识别模式研究[D].武汉：华中农业大学学位论文，2006.

基金项目：中国博士后科学基金（项目号：2015T80160；2014M550912）。

篇10

关键词：气溶胶光学厚度；近地面“干”消光系数；可吸入颗粒物；卫星遥感监测分布图

1 研究背景

现今社会经济发展迅猛，对资源大量消耗的同时也对大气环境造成了严重破坏，社会、经济的可持续发展也面临着不同程度的挑战。雾霾天气越来越严重，影响着人们的身体健康。因此，当前日益恶化的环境问题，越来越受到政府和民众的关注[1]。选择及使用有效合适的监测方法，对监测方法的思考研究也促成对大气污染监测的技术和方法不断地改进和发展，并在环境污染治理中发挥着重要的作用[2]。

大气颗粒物（亦称气溶胶）是指分散在大气中的固态或液态的颗粒状物质，其半径大约为0.1～10 μm，大气气溶胶是影响城市空气质量的主要污染物，对局地甚至区域性环境产生危害[3]。按照空气动力学直径（Dp）划分，大气颗粒物包括总悬浮颗粒物TSP（Dp≤100 μm）和可吸入颗粒物PM10（Dp≤10 μm），其中PM10又可分为细粒子PM2.5（Dp≤2.5 μm）和粗粒子（2.5 μm

环境一号AB卫星于2008年9月成功发射，环境一号AB星的载荷包括CCD传感器、红外相机和超光谱成像仪。AB星分别携带两台宽覆盖多光谱CCD相机，联合工作可以共同完成对地刈宽为720 km、分辨率为30 m、4个谱段的推扫成像[8]。HJ-1A/B的这种较高空间、时间分辨率和宽覆盖等特点[9]，比较适合于进行大气污染遥感反演的研究。

研究从HJ-1的CCD数据出发，利用暗目标法反演出AOD并制作了AOD分布图，AOD经过标高订正和湿度订正，得到近地面“干”消光系数（AODSEC-RH），AODSEC-RH与地面观测站点PM10比较分析，建立了AODSEC-RH与PM10之间的模型关系，根据AOD与AODSEC-RH以及AODSEC-RH与PM10之间的关系，对AOD分布图经过波段运算得出PM10卫星遥感监测分布图。

2 研究区概况

研究对象是郑州市的主城区，即选择的区域为郑州市辖区，郑州市区面积600km2，位于东经112°42′～114°13′，北纬34°16′～34°58′之间，郑州市的东西宽166 km，南北长75 km。

郑州市北临黄河，西依嵩山，东南为黄淮平原，东面是开封市，西面为洛阳市，南面是许昌市，北面为焦作市和新乡市。郑州市属北温带大陆性季风气候，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雪（图1）。

3 数据

在研究中使用了各种数据包括环境卫星数据、气象数据以及地面监测站点的观测数据。

3.1 环境卫星数据

所选择的环境卫星数据为2015年4月28日的HJ-1的CCD数据。

3.2 监测站点数据

郑州市设立了8个环境空气质量地面监测站点，这8个监测站点分别是：市监测站、烟厂、医学院、郑纺机、银行学校、供水公司、四十七中、十一中（图2）。

3.3 气象数据

结合环境卫星数据的日期，选择了相应日期的气象数据。气象数据包括了风速（风级、风向）、相对湿度和能见度数据。

4 研究方法

4.1 HJ-1反演AOD

以2015年4月28日的HJ-1的CCD稻菸例利用暗目标法进行了大气层气溶胶光学厚度（AOD）的反演，反演的AOD结果制作AOD分布图如图3所示。

图3中左边的图例标示了AOD的值，不同的色调深浅代表了不同的AOD取值范围，从图例中数值所标示的颜色可以看出，浅色代表AOD值的较低的值，较深代表AOD值位于中间的值，最深代表AOD值的较高的值。

4.2 AOD的订正

AOD进行标高订正和湿度订正，得到近地面“干”消光系数（AODSEC-RH）。

4.3 AODSEC-RH与PM10观测值比较线性相关性

根据8个监测站点的经纬度坐标（表1）取AODSEC-RH值的平均值与8个监测点的PM10实际观测值进行对照比较（浓度值的单位均为μg/m3）。

日期回归模型R2

2015年4月28日y=1.068x+4.5790.798

通过AODSEC-RH与PM10观测值比较散点图（图4），得出了PM10与AODSEC-RH之间的回归模型，PM10-AODSEC-RH回归模型为y=1.068x+4.579，R2为0.798，说明PM10与AODSEC-RH之间具有很好的相关性。

4.4 PM10卫星遥感监测分布

在2015年4月28日的AOD分布图前提下，根据AOD与AODSEC-RH以及AODSEC-RH与PM10之间的关系，对AOD分布图利用ENVI的波段运算得出了2015年4月28日的PM10卫星遥感监测分布图。

2012年3月1日的新国标（GB3095-2012）中规定，PM10的浓度限值（μg/m3）可以按一级标准50、二级标准150进行划分。

依照上述的标准，按一级标准50、二级标准150为节点，分类了2015年4月28日反演的PM10，重新得出了卫星遥感监测分布显示如图5。

图5中依照图中右上方的图例所示，PM10浓度值依照由低值向高值递增。

5 结语

由HJ-1的CCD数据利用暗目标法反演出AOD并制作了AOD分布图，AOD经过标高订正和湿度订正，得到近地面“干”消光系数（AODSEC-RH），AODSEC-RH与地面观测站点PM10比较分析，建立了AODSEC-RH与PM10之间的模型关系，根据AOD与AODSEC-RH以及AODSEC-RH与PM10之间的关系，对AOD分布图经过波段运算得出PM10卫星遥感监测分布图。

制作PM10卫星遥感监测分布图可以得出城市的PM10的空间分布，这硬唤鍪钩鞘心诟鞲龅胤降奈廴厩榭瞿芄黄就妓祷埃一目了然；而且也为城市PM10污染物时空分布变化研究提供数据方面的支持，对于进一步地研究城市的污染源以及区域输送等方面具有重要的意义。城市的PM10卫星遥感监测分布图对城市进行大气污染的治理能够提供帮助，为有效地改善城市的大气污染环境做出积极的贡献。

参考文献：

[1]王 皓.南京市空气污染指数与MODIS气溶胶光学厚度的回归分析[D].南京：南京师范大学，2006.

[2]任 佳.苏浙皖地区AOD特征的MODIS遥感研究[D].南京：南京信息工程大学，2010.

[3]徐祥德.城市化环境大气污染模型动力学问题[J].应用气象学报，2002，13（增刊）：1～12.

[4]林海峰.京津冀大气颗粒物浓度与气溶胶光学厚度监测及相关性分析研究[D].兰州：兰州大学，2012.

[5]王中挺，陈良富，王子峰，等.基于环境一号卫星CCD相机的PM10监测[C]∥中华环保联合会.大气环境科学研究暨颗粒物污染防治与监测技术研讨会论文集.杭州：中华环保联合会，2010：58～61.

[6]于淑秋，林学椿，徐祥德.北京市区大气污染的时空特征[J].应用气象学报，2002，13（ 特刊）：92～99.

[7]纪 飞，苏文颖，秦 瑜.对流层光化学过程中的气粒转化研究[J].大气科学，2001，25（2）： 269～276.