3S技术导论与数字地球结课论文(论文规范格式).docVIP

遥感监测沙尘暴的研究进展及趋势及 遥感与计算机监控在沙尘暴预防中的应用 应牡丹 （信息科学与技术学院 计算机科学与技术专业08级(1)班， 联系方式：） 摘 要: 沙尘暴是一种气象灾害 ,也是严重的生态环境问题。它对自然环境和经济社会的危害已越来越引起人类的重视。随着环境遥感的发展 ,运用遥感技术对沙尘暴进行监测是最有效的方法之一。文章通过对中国沙尘暴遥感监测研究的现状的概述以及对当前遥感应用的技术水平的分析 ,展望了未来遥感监测沙尘暴的发展趋势。对中国沙尘暴天气现状进行了简单的介绍 ,阐述了遥感技术与计算机技术在沙尘暴天气的预测与其所带来的灾害损失估计方面的应用。 关键词: 沙尘暴; 遥感监测; 难题; 趋势，沙尘暴;遥感;计算机监控 前 言： 沙尘暴是大风与沙尘相结合产生的一种灾害性天气 ,它是大气污染主要自然源之一。中国属于中亚沙暴区 ,其中 ,西北大部分地区 ,整个华北地区 ,东北地区西部 ,都是沙尘暴的多发区域 ,而沙尘灾害的影响区域则远远大于上述范围。[1] 沙尘暴过程是生态系统破坏的结果 ,又是对生态系统加深破坏的罪魁祸首 ,它进一步加速土地荒漠化 ,对大气环境造成严重的污染 ,使空气质量下降 ,对人体健康、 交通通讯和电力供应产生负面的影响。[2] 沙尘灾害的尺度范围从局地性、 区域性到大陆间都可能发生 ,发生地区多为沙漠及干旱、 半干旱地区 ,且地面监测点比较少 ,因此用地面观测站网数据进行研究具有很大的局限性。近年来 ,遥感技术在很多领域内都得到了广泛的应用。在环境领域 ,遥感的应用也得到了重视。环境遥感提供区域性的、 可重复的、 不受季节和昼夜影响 ,甚至不受天气影响 ,也没有采样偏见的环境数据。同时 ,遥感定量化研究也不断深化 ,具有高空间分辨率、 高时间分辨率和高光谱分辨率的新型遥感数据大量产生 ,使得利用遥感卫星进行沙尘灾害监测研究成为有效的监测方法之一。[3-4] 最后利用遥感和计算机监控沙尘暴。 1　 遥感监测沙尘暴的研究进程 沙尘灾害的遥感监测是指对沙尘灾害的空间分布范围、 影响区进行识别、 定位;对沙尘运移路径和运移规律的变化过程进行动态监测;沙尘信息的遥感定量提取;沙尘灾害产生的大气及下垫面等背景状况监测;沙尘灾害动态模拟等研究。 国外对沙尘暴的遥感监测研究始于 20世纪 80年代的 NOAA /AVHRR传感器。目前的遥感监测主要利用静止气象卫星 ( G MS/V ISSR)和极轨气象卫星 NOAA /AVHRR、 FY - 21C /MV ISR )两大卫星的遥感数据。G MS/V ISSR的优势在于它的时间分辨率高 ,可弥补极轨卫星在这方面的不足 ,对于持续时间较短的沙尘暴过程的监测很有利。[5] 中国对沙尘暴的遥感监测的研究较晚 ,数据大部分来源于气象卫星 ,没有专门用于沙尘暴遥感监测的卫星 ,但经过广大科研人员的努力 ,在条件十分有限的情况下 ,遥感在沙尘暴监测中的应用已经取得了很大进步 ,在预报、 灾情判断等方面发挥了极其重要的作用。[6] 2　 卫星遥感监测沙尘暴的原理 沙尘中含有大量的矿物质 ,它通过吸收和散射太阳辐射及地面和云层长波辐射来影响地球辐射收支和能量平衡 ,同时影响着大气的能见度 ,表现出了光谱特征的差异性。[5,7]随着沙尘性天气强度的不同 ,沙尘的粒径差异也较大 ,从浮尘天气到沙尘暴 ,其沙粒半径可以从 0 . 01 μm到 100 μm以上 ,其中造成影响的沙尘暴天气中 , 5μm以上半径的沙尘粒子占绝大多数。粒子半径越大 ,散射能量越集中在前向 ,吸收消光也同时增加 ,散射比下降。研究认为悬浮在空中的沙尘粒子的发射特性不但与粒子的大小、 形状、 质地有关 ,也与粒子的浓度有关[8]。即:当天空中大粒子沙尘增多时 ,光线被强烈吸收 ,能见度急剧下降。根据不同光谱波段上沙尘粒子的散射和辐射特性 ,可以有效地将沙尘层、 云、 地面等遥感目标物和干扰因素加以区分。 由于沙尘与云系、 地表在反射率和温度上均有差异 ,利用这些特征可以从遥感数据中将沙尘暴信息分离出来[9]。关于沙尘暴的大气含沙量研究 , 孙司衡等[10]认为依据遥感结构方程和大气辐射传输理论基础 ,模拟计算沙尘性高浑浊度大气或沙尘暴的发射率 ,参考红外数据和有关因子 ,可以解析沙尘气溶胶光学厚度 ,进而得出沙尘天气过程或沙尘暴的大气含沙量。 3 遥感监测沙尘暴的发展趋势 3.1　 新型遥感数据的来源不断出现 对沙尘灾害遥感监测的现状进行分析 ,目前研究所用资料仍以 G MS、 NOAA、 FY等卫星资料为主 ,这些卫星主要是针对地球大气研究所发射的 ,具有较高的时间分辨率 ,但空间分辨率和光谱分辨率则较低 , 适合作大尺度宏观研究[11]。随着一系列对地观测计划的实施, 新型遥感数