土地环境遥感技术的应用

4.6.5　环境监测

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，还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散状态，因此遥感技术被广泛地应用于监测水污染、大气污染等环境问题。

1.大气环境遥感监测

影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。对城市环境而言，城市热岛也是一种大气污染现象。

(1)大气气溶胶监测。在遥感影像上，工厂排放的烟雾、火山喷发产生的烟柱、森林或草场失火形成的浓烟以及大规模的尘暴都有清晰的影像，可直接圈定污染的大致范围。如火山正式爆发前会释放烟雾，据此可预报火山活动期的来临;利用周期性的气象图像可监测尘暴的运动，估算其运动速度，预报尘暴的发生。此外，大比例尺的航空遥感像片还可用来调查城市烟囱的数量和分布情况，甚至可以通过烟囱阴影的长度计算其大致高度。

(2)有害气体监测。有害气体不能在遥感影像上直接显示出来，只能利用间接解译标志——植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般说来，在污染较轻的地区，植被受污染的情形不宜被人察觉，但是其光谱反射率会产生明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。生长正常的植物叶片对红外线反射强，吸收少，因此在彩红外影像上色泽鲜艳、明亮，如臭椿呈发亮的朱红色，白杨为紫红色。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外波段的反射能力下降，反映在彩红外影像上颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色夹带有蓝灰色。除植物的颜色以外，还可以通过植物的形态、纹理和动态标志加以综合判断。

(3)城市热岛监测。红外遥感图像反映了地物辐射温度的差异，能快速、直观而准确地显示出热环境信息，为研究城市热岛提供依据。红外遥感得到的是地物的辐射温度，而城市热岛的定性是以气温为依据的。气温的高低取决于诸多因素，但大气底层的气温尤与地面辐射强弱紧密相关。一般认为，气温、辐射温度和地表温度是相辅相成的，都可作为研究热岛的依据。只要掌握了相对的温度情况，即可直接用遥感影像上的温度定标读取辐射温度，辐射温度经过订正，可换算出地表真实温度。

2.水环境污染遥感监测

对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的。总的看来，清洁水体反射率比较低，水体对光有较强的吸收性能，而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上，水体表现为暗色色调，在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测，可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。

3.土地环境遥感

土地环境遥感包括两个方面的内容:一是对生态环境受到破坏的监测，如沙漠化、盐碱化等;二是指对地面污染如垃圾堆放区、土地受害等的监测。

(1)生态环境的监测。森林或草场覆盖率是一个国家重要的国情指标，以往由于许多客观或主观上的原因，人们的统计资料常与实际情况有较大的出入，而遥感图像则能相当精确地提供这一数据。

利用多时相遥感图像可以推测沙漠化的进程。沙漠地区几乎没有植被，但是有沙丘或沙链等形态标志，能与周围地区明显区别开来，比较多年的沙漠区界线，就可得到沙漠的进退规律。

(2)土壤污染监测。土壤污染的监测通过植被的指示作用实现。土壤酸碱度的变化和某些化学元素的富集会使某些植物的颜色、形态、空间组合特征出现异常，或者使一些植物种属消失，而出现另一些特有种属。据此规律反推，便可知土壤污染的类型和程度。例如钼的富集可导致树木死亡。非洲某地的钼矿体是根据其在原始森林中形成的植被“天窗区”而被发现的。铀矿使植物发生白叶病和矮化症，而瓦斯则可使植物巨型化或开花异常。其他如锌、铜、硼、锰等矿体的指标植物也都是通过土壤作为媒介来相互指证的。

(3)垃圾堆积区的监测。城市生活垃圾和工业垃圾常在规定的垃圾场堆积，在航空遥感影像上能显示出来，垃圾场一般呈圆锥形，在图像上有阴影伴随出现。如垃圾堆放时间过长，长满了植物，则不易与山丘区分，要根据实地调查情况加以确定。