广东省大气环境遥感监测系统设计与开发.pdfVIP

广东省大气环境遥感雌测系统设计与开发 第一章研究现状和研究意义 随着社会经济的发展，工业化城市化水平的提高，大气环境污染问题也变得 十分突出，而且大气环境的变化尺度大、发展快、污染类型复杂多样，进行大气 环境监测的研究就变得十分必要。目前大气环境监测主要是常规的化学物理监测 方法，这种监测操作复杂，是点位监测，突出的缺点是难以快速、实时监测大面 积的大气污染状况。而近年来快速发展的遥感监测技术监测范围广、速度快、实 时动态、省时省力，恰好弥补了这一不足。但是，目前大气环境遥感监测还存在 一些问题，主要是遥感监测定量化研究不够充足，监测复杂，无法实现自动化、 业务化运行。GIS技术与遥感技术的结合是解决这一问题的很好途径，6IS强大 的空间数据管理功能统一管理大气环境监测的各种空间的和非空间的数据；GIS 的空间分析、空间数据处理功能用于定量化提取和分析，提高自动化程度。但是， 目前大气环境遥感监测与GIS的集成化系统化研究很少，本研究就是针对上述问 题，建立广东省大气环境遥感监测系统，以提高大气环境遥感监测的自动化和业 务化水平，实现常规监测和遥感监测的结合，使大气环境遥感监测走向集成化、 系统化、实用化。 1．1大气环境遥感监测的现状 大气环境遥感监测的定量化研究有了一定的发展，这对于常规大气环境监测 是一个很好的补充。又由于GIS技术的发展，将GIS技术与大气环境监测相结 合，出现了一些基于GIS的大气环境常规监测系统。这十分有利于大气环境监测 的系统化、自动化和业务化。然而，这些监测系统均以常规监测模型和常规监测 数据为依据，十分缺乏大气环境遥感监测技术与GIS技术集成化、系统化的研究。 1．1．1大气环境遥感监测研究现状 大气环境遥感监测根据监测的污染物类型的不同分为以下三种类型污染物 的遥感监测“1： 1)区域性大气污染物的遥感监测。利用遥感对Ⅸ域性大气污染物的监测， 广东省大气环境遥感监测系统设计与开发 目前常用的方法E要有两类，一类是根据污染地区地物反射率发生变化，边界模 糊的情况来对大气污染情况进行估计k”：另一类是I日J接方法，主要根据树叶中S0。 等污染物含量与遥感数据中植被指数的关系估计大气污染的情况“】。王青梅、邓 孺孺等”3分析了卫星遥感像元信息构成的物理机制，将像元信息概化为上壤、植 被、水体等摹本信息类型的线性集合与污染气体(SO：、NOx)信息的简单叠加，首 次从TM卫星数据直接定量提取珠江口地区大气污染气体累加浓度信息，实验结 果表明，所提取的污染信息满足精度要求。有学者“71用红外航片资料研究了环境 污染区与植被的响应关系，指出受污染杨树与正常健康的杨树相比，光谱发射率 在近红外波段(0．7～1．1)有较大幅度的下降，而在红波段(0．6～O．7)则有所增加， 叶绿素指数也迅速减少，因此叶绿素指数町成为反映大气污染的一个重要指标。 据，通过两种方法对生物燃烧排放到对流层中的NO：进行了计算，～种是假设这两 种传感器所获得的数据与N如浓度之间存在线性关系：另外一种是用基于辐射传 输方程神经网络的非线性无参数方法来反演NO：浓度。实验结果表明，这两种方法 算法(thesplit 明，运用该方法町较为准确地计算出SO。的分御。 2)灾害性大气污染——沙尘暴的遥感监测。利用遥感技术对大气环境进行 监测的另一个方向是对大气污染事故的监测，如对沙尘暴的监测。周明煜等。“利 用NOAA AVHRR资料分析了1993年4月北京、大津上空沙尘暴特性，得到在沙尘 暴发生时，AVHRR町见光通道l和可见光通道2的反射率都有增加，沙尘暴强度越 大，反射率增加越大，但仅给出了反射率增加的大小，而没有根据卫星反射率的变 化对沙尘暴进行定量研究。目前对沙尘暴的遥感监测主要是利用GMS和NOAA AVHRR数据。 3)影响全球大气环境污染物的遥感监测。如温室气体效应、全球臭氧空洞 以及气溶胶的直接、问接气候强迫效应等导致的全球变化。自1978年以来．科学 家们利用搭载在Nimbus一7卫星上的臭氧制图光谱仪(TOMS)对大气中臭氧进行了 卫星观测，开创了利用遥感手段对全球变化进行研究的先河。Varotsos等““利用 广东省丈气环境遥感髓测系统设计与开发 星上搭载有温室气体干涉监铡仪，可提供全球大气中的C如、CH4和CFCS等温室气 体的遥感监测数据。此外，利用ERS一2上搭载的全球臭氧监测实验装置(G叫Z)和 大气制图学化