摘要：20世紀80年代以來，遙感信息技術在環境保護領域的應用得到了長足發展。遙感信息技術導致環境保護領域的研究范圍、內容和方法的重要變化，標志著環境信息獲取和處理方法的一場革命。
關鍵詞：遙感信息技術 環境保護 20世紀80年代以來，遙感信息技術在環境保護領域的應用得到了長足發展。遙感信息技術導致環境保護領域的研究范圍、內容和方法的重要變化，標志著環境信息獲取和處理方法的一場革命。
一、遙感信息技術在環境保護領域應用發展中的意義
遙感信息提供了全球或大區域精確定位的高頻度宏觀環境影像。它擴大了人們的視野，從可見光發展到紅外、微波等波譜范圍，加深了人們對生態環境的了解。在遙感與地理信息系統基礎上建立的數學模型，實現了空間和時間轉移，在空間上由野外轉入室內，在時間上從過去、現在的研究發展到三維空間上定量地預測未來。
遙感信息技術對環境科學的發展起了重要推動作用。遙感信息科學從理論、技術和方法上進一步將地球大氣圈、水圈、生物圈作為一個完整的、開放的、非線性的系統，以現代高新技術為手段，全面地、綜合地、系統地研究地球生態環境系統的各個要素及其相互關系，建立全球尺度上的關系和變化規律。針對全球環境問題，世界各國提出了一系列大型國際環境遙感信息合作計劃(有的已付諸實施)。這些計劃充分顯示了遙感信息科學在環境保護領域中的作用和地位。
利用遙感信息對環境進行監測，獲取了生態環境變化的基本數據的圖面資料，提供了沙漠化進程、土地鹽漬化和水土流失、生態環境惡化(如酸雨對植被的污染)、工業廢水和生活污水對水體的污染、石油對海洋的污染等基本狀況和發展程度的數據和資料，為環境的管理與治理等科學決策提供了依據。
遙感信息技術為環境科學提供了全新的研究手段。它標志著信息獲取和分析處理方法等前沿、交*學科的興起，具有重要的意義。遙感信息技術的理論和方法在環境監測、評估和環境災害的調查以及在地理信息系統支持下的分析預測諸方面有著廣泛的應用前景。
二、遙感信息技術在環境保護領域的應用
遙感信息技術在環境保護領域的應用尚處在起步階段，有些關鍵技術尚須突破，有些應用還沒有達到實用化、產業化的目標。但現有的成果已充分顯示了遙感應用的光明前景。
1.在大氣污染監測中的應用
(1)城市大氣污染監測
依據航空遙感監測資料所編繪的各類大氣污染源的分布圖，顯示了建成區工廠的煙囪和高能耗分布，而老建成區中的商業區、人口密集區和交通擁堵分布采用航空多光譜攝影手段，根據同一地物的不同光譜特性，進行計算機處理，可監測大氣污染的主要污染物、顆粒大小及空間區域的分布。
(2)大氣污染物擴散規律的研究
遙感可觀測到大氣中氣溶膠類型及其含量分布、大氣微量氣體的鉛垂分布。根據對熱紅外掃描圖像的分析研究，可提出城市地面輻射溫度和城市“熱島”現象形成的關系。
2.在內陸水體污染監測中的應用
應用遙感手段，可以快速監測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。排放區水溫一般高于自然水溫，用熱紅外遙感技術可以方便地探測。其溫度分辨率可達到0.2°C。各種工廠排入污水因所含物質成分不同，導致污水的顏色也不同，可通過測定遙感圖像的密度來鑒別污染水體。確定這些污染水體往往采用色密度法，即通過常規方法對污染水體QU樣，建立不同水體污染類型和濃度以及與遙感圖像密度的相關關系。
3.在海洋污染監測中的應用
(1)利用紅外掃描儀監視石油污染
利用紅外掃描儀(使用波段為7.5～14μm)在白晝和夜間拍攝地面和海面的熱圖像，可有效地監視海面的石油污染。應用紅外掃描儀可以測出輻射溫度的差值，可從熱圖像上顯示出海面的油污染及其分布情況。在熱圖像上計算出的厚油膜輻射溫度與水的輻射溫度差，要高于薄層油膜與水的輻射溫度差，以此可區分海面油膜的厚度。
(2)海洋污染監測
水體中不同物質在海洋水色的各波段影像中得到了不同程度的顯示。通過目視、光電方法解譯判讀，或以各種不同模式應用計算機進行處理，可以獲得海面懸浮泥沙、浮游生物、可溶性有機物、海面油膜和其它污染物等海洋水色不同的信息。使用可見光遙感器(海岸帶水色掃描儀、熒光水色成像儀、多波段可見光掃描儀)、紅外遙感器(紅外輻射計、紅外掃描儀、熱像儀)、微波遙感器(微波輻射計、雷達)以及激光掃描儀等，可得到上述各種所需信息。
4.利用遙感信息技術分析城市生態與環境污染
(1)城市生態與環境污染
應用衛星或機載熱紅外圖像，通過圖像處理技術，可定期把熱污染的分布范圍和強度顯示出來。如武漢市1988年利用熱紅外遙感技術進行了調查，發現城區熱源點多達185處，城市熱島中心則主要分布在漢口老城區。城市熱CHANG對生態環境的影響是造成老城區大氣污染程度加劇，大氣擴散受到抑制，生態環境惡化。環繞老城區的高溫熱異常帶，造成老城區內大氣渾濁度增高與氧的平衡失調，在無風的盛夏季節尤為明顯，對人體的危害較大。
(2)生態環境監測
根據植被光譜反射率及其影像特征，利用諾阿衛星掃描輻射計第1，2通道、陸地衛星多光譜掃描儀(MSS)和主題繪圖儀(TM)的有關通道的圖像數據資料，可以獲QU許多植被信息資料，如植被覆蓋率、葉面積指數、植被類型等。植被指數在全球環境變化中具有很大的應用價值，對氣候脆弱帶中局部地區氣候變化的監測也有很大作用。采用多光譜有關數據及其生成的植被指數，經圖像處理和定量分析，可以對全球各地區的植被和土地狀況進行分類，監測土地沙漠化、森林砍伐、城市化等環境變化進程。
5.利用衛星遙感信息技術開展環境災害監測
(1)赤潮分析
在我國，從渤海灣到南海，近幾年來，每年都有多次赤潮發生。1989年9月下旬，美國陸地衛星TM圖像反映的渤海灣赤潮非常清晰。赤潮區的光譜特性是藻類生物體、泥沙和海水的復合光譜。含懸浮泥沙的海水，在光譜的黃紅波段范圍，具有很高的反射率，但到紅外波段后急劇下降。含赤潮生物海水，TM3波段數值比含泥沙海水稍低。在TM4波段下降平緩，到TM5波段才急劇下降，這是因赤潮物所含葉綠素A在紅光區的吸收作用和到0.69μm后的陡坡效應所形成的。衛星遙感可監測某些赤潮發生的時間、地點和范圍，并根據水文氣象資料進行赤潮的實時速報。
(2)地質環境災害調查
用遙感技術調查與滑坡、泥石流有關的環境因素(如構造部位、地層巖性、斷裂、含水帶、植被覆蓋、土地利用等)，推測滑坡、泥石流發育環境因素及產生條件，進行區域危險性分區及預測，可為防治地質災害提供依據。
6.衛星遙感在全球環境監測中的作用
全球環境變化監測的一個重要問題是需要了解大氣層具有輻射和化學重要性的微量氣體在全球范圍的時空分布和變化趨勢，特別是CO2，CO，CH4，O3， N2O，NO2， NH3，(CH3)2S，H2S和SO2。用雨云系列衛星搭載的被動式傳感器第一次獲得了溫度和H2O，CH4，HNO3的全球信息。1 978年發射的雨云7號上攜帶了TOMS(總臭氧量制圖光譜儀)，觀測了全球臭氧分布，在發現臭氧洞方面做出了貢獻，取得了與平流層中臭氧層的破壞有關的重要信息。當前，數值模式在全球變化研究中起著重要作用，測量結果的水平分辨率應大致相當于所使用的數值模式的水平分辨率。
三、遙感信息技術在環境保護領域應用的展望
根據遙感技術(RS)與地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)相結合的“3S”技術的發展趨勢，應推動其系統技術整合，并進入電子信息網絡。應在國家有關部門支持下開展“3S”技術應用研究，使“3S”技術在我國環境保護領域發揮巨大作用。研究和應用的重點應該是開發集GPS， RS，GIS于一體、適合環境保護領域應用的綜合多功能型的遙感信息技術。
1.為實現可持續發展開展區域環境信息的管理分析
區域可持續發展研究是一個巨大的系統工程。它涉及的信息具有類型繁多、數據量大等特點。 GIS具有輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、更新、輸出各種空間信息的能力，是綜合分析、評價和提供可持續發展規劃決策的有效工具。因此，應建立集GPS，RS，GIS于一體的可持續發展信息系統及網絡，并做好信息的科學管理和分析工作，以確保信息傳輸順暢，達到信息共享的目的。
可持續發展信息系統與一般信息系統的主要區別在于，它特別關注全球和區域資源枯竭和環境惡化狀況。以“3S”為基礎的可持續發展信息系統網絡除了能及時獲得動態的信息外，還能充分利用存貯在各個部門的各種信息對區域環境、社會、經濟進行綜合分析、系統仿真研究，為可持續發展與決策提供科學依據。
展望今后10年，新一代衛星影像的分辨率將有大幅度提高。在專家系統支持下，計算機識別精度也將有明顯的改善，遙感與地理信息系統一體化已是可以看到的前景。“3S”系統集成技術將最終建成新型的地面三維信息和地理編碼影像的實時或準實時獲取與處理系統，形成快速、高精度的信息處理流程。這對遙感技術在環境保護領域應用發展具有深遠的意義。
2.建立國家環境信息系統
國家環境信息系統的建立是遙感與地理信息系統技術實用化的必然結果。國家環境信息是國家的重要戰略資源，環境數據庫是國家環境信息建設的核心。20多年來，環境調查及其圖件、數據從不間斷。但是條塊分割、自成體系，且多為部門所有，很難在數據共享和在地理信息系統支持下進行環境定量化空間分析和綜合評價。因此，在統一規劃和統一規范標準的前提下，以部門和區域數據庫為基礎，建立分布式全國環境數據庫，是一項十分緊迫的任務。
國家環境信息系統是可持續發展的重要技術支撐。我國正在推進加速通信網絡的建設，迫切需要在遙感技術支持下，對國家環境數據庫進行定期的準同步更新，并在地理信息系統支持下，建立基于大協調的全息反饋和綜合協調機制。“中國21世紀議程”的優先項目中，需要建立40多個信息系統，以提高對資源與環境宏觀調控的能力，為我國經濟和社會可持續發展戰略、布局和趨勢作出預測，為環境管理、環境保護以及實現環境、經濟、社會的宏觀調控提供科學數據和決策支持。
“3S”技術集成，已列為我國“九五”科技發展的15個重中之重的攻關項目。在這種集成中， GPS主要用于實時、快速地提供目標的空間位置；RS用于實時、快速地提供大面積地表物體及其環境的幾何與物理信息及各種變化；GIS則是對多種來源時空數據進行綜合處理分析和應用的平臺。
這種高技術的集成有多種方式：GPS與GIS的集成可用于環境動態監測、自動駕駛、環境管理等方面；GPS與RS的集成可用于自動定時數據采集環境監測、環境災害預測等方面；RS與GIS的集成可用于全球環境變化監測、空間數據自動更新等。
對地觀測的“3S”集成系統的發展趨勢是引入專家系統和現代通信技術，從而形成地理信息科學與工程。專家系統的引入將力求使數據采集、更新、分析和應用更加自動化和智能化。現代通信技術，尤其是正在興建的信息高速公路將為地理信息在環境保護各部門的傳播和應用提供保證。
