遙感與GIS1技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用研究論文

　　在合作與競(jìng)爭(zhēng)并存的21世紀(jì)，作為發(fā)展中國(guó)家的中國(guó)，在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)作為基本國(guó)策已日益深入人心，公民的環(huán)境意識(shí)日益增強(qiáng)。開(kāi)發(fā)GE在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)于建立高時(shí)效的環(huán)境監(jiān)測(cè)、調(diào)查、評(píng)估和預(yù)報(bào)系統(tǒng)的有利作用不斷凸顯。

　　環(huán)境保護(hù)中極為廣泛地應(yīng)用遙感和地理信息系統(tǒng)，在保護(hù)工作中信息的采集、環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理及突發(fā)性事件的發(fā)生等更需要其加以表述。建立水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)、重點(diǎn)污染源廢水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、重點(diǎn)污染源廢氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、交通噪聲數(shù)據(jù)庫(kù)、固定噪聲源數(shù)據(jù)庫(kù)等需要GE對(duì)所得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、編輯、處理、統(tǒng)計(jì)、分析，使得環(huán)境問(wèn)題能夠得到及時(shí)解決。

　　1.遙感在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

　　地物的物理特性和化學(xué)組分不同，其反射或輻射的電磁波譜特性（如波長(zhǎng)、傳播方向、振幅等）不同，遙感判定和分析地物性質(zhì)的主要依據(jù)也就不同。因此，污染性質(zhì)的獲取是根據(jù)環(huán)境污染或環(huán)境條件改變而引起的地物波譜特征的差異表現(xiàn);揭示污染擴(kuò)散的規(guī)律是根據(jù)遙感獲取的地面信息具有連續(xù)性和周期性。環(huán)境分析中不可缺少的背景信息可以通過(guò)遙感影像進(jìn)行輻射和幾何糾正、降噪濾波、信號(hào)增強(qiáng)等預(yù)處理，然后利用目視解譯、分類(lèi)、特征提取等信息處理技術(shù)，以獲取城市環(huán)境要素來(lái)補(bǔ)充地面監(jiān)測(cè)的局限性。

　　1.1土地覆蓋及利用例如美國(guó)的Landsa^TM或法國(guó)的SRJT—HRV利用可見(jiàn)光波段的陸地資源衛(wèi)星，選擇合適的波段組合和分類(lèi)方法取得良好效果。比較常用的有監(jiān)督和非監(jiān)督分類(lèi)2種，比較新型的有基于頻率特征的上下文分類(lèi)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)法和GE輔助下的基于知識(shí)的分類(lèi)121等。

　　1.2城市綠地分布和覆蓋例如航空遙感影像，利用影像空間分辨率足夠高的優(yōu)勢(shì)，采用直接目視解譯獲取城市綠地分布狀況；但對(duì)于目前衛(wèi)星遙感影像，美國(guó)的Lanst_TM或法國(guó)的SPJT—HRY則采用植被指數(shù)法；此外，常用的還有歸一化差值植被指數(shù)、比值植被指數(shù)、Tase]edC?變換的綠被指數(shù)等。

　　1.3水體富營(yíng)養(yǎng)化污水排放、農(nóng)用化肥大量使用并隨雨水流失等造成氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及可溶性有機(jī)物在水體中大量富集，造成浮游生物快速繁殖，使水體具有水和植物的光譜特性，通常以葉綠素濃度來(lái)反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度。我們利用SekWisNOAA-AVHRR等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，來(lái)檢測(cè)范圍較大的水體。通過(guò)葉綠素引起的光吸收效應(yīng)最小波長(zhǎng)0.55^m的輻射和最大波長(zhǎng)0.44Mm的輻射進(jìn)行比值可求出葉綠素濃度分布情況。可利用LmdaPTM數(shù)據(jù)，對(duì)于小范圍水體進(jìn)行檢測(cè)，但由于藍(lán)波段（TM波長(zhǎng)0.45~0.52m湘綠波段(Tn2波長(zhǎng)0.52~0.60m滯寬相對(duì)較寬，所以直接用水體葉綠素引起的光吸收效應(yīng)最小的綠波段Ti(TM)不用比值分析法，用綠度變換后的綠度分量作分析，可取得清晰的圖像。

　　1.4水體懸浮泥沙與淺水區(qū)水深城市中的天然水體是

　　不可再生資源，水土流失狀況和泥沙淤積的原因可利用遙感監(jiān)測(cè)水體懸浮泥沙與淺水區(qū)的分布范圍和水深得到。清澈的水體，水底反射光強(qiáng)度與水深呈負(fù)相關(guān)；渾濁的水體，水中散射光的強(qiáng)度與水中懸浮物含量呈正相關(guān)。淺灘區(qū)水體較渾濁，因?yàn)槟嗌硵_動(dòng)作用較強(qiáng)烈;而深水區(qū)相對(duì)清澈，所以可根據(jù)受水體渾濁度影響后的散射光造成的圖像色調(diào)變化來(lái)解譯水體相對(duì)深度151。

　　2.GB在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

　　GIST數(shù)據(jù)采集與輸入、數(shù)據(jù)編輯與更新、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、空間分析及數(shù)據(jù)顯示與輸出等功能。其核心是空間分析，包括數(shù)據(jù)檢索及表格分析、疊置分析、緩沖區(qū)分析和網(wǎng)絡(luò)分析。其中，空間疊置分析可用于建設(shè)項(xiàng)目選址、環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別、環(huán)境敏感點(diǎn)確定等；緩沖區(qū)分析可用于自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃、環(huán)境污染事故安全距離確定等；網(wǎng)絡(luò)分析可分析計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的性能特征。

　　環(huán)境學(xué)科的問(wèn)題在不同程度上體現(xiàn)地理含義，那么引入GI:枝術(shù)，必將帶來(lái)以下幾方面的好處：（1)提高工作效率。例如，利用專(zhuān)題地圖功能，可以將環(huán)境統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)迅速地顯示在地圖上。（2)改善工作質(zhì)量。利用G!軟件，環(huán)境工作者可有效組織數(shù)據(jù)可視化。（3)拓展工作范圍。例如，在有害危險(xiǎn)氣體的環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，利用GB技術(shù)提供的路徑分析功能，利用當(dāng)?shù)氐娜丝诤蜌庀髷?shù)據(jù)，建立二維的污染物擴(kuò)散模型。（4)集成化解決問(wèn)題。GB數(shù)據(jù)參照同一空間坐標(biāo)系，使得不同領(lǐng)域數(shù)據(jù)變得簡(jiǎn)單共享，各部門(mén)之間的數(shù)據(jù)可支持整個(gè)項(xiàng)目的戰(zhàn)略決策。

　　2.1環(huán)境監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，GKGPSRS等技術(shù)可與環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)。在運(yùn)輸工具上，如汽車(chē)上裝載差分GPS定位儀，在車(chē)輛移動(dòng)中或在污染源現(xiàn)場(chǎng)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地反應(yīng)到GS電子地圖上;對(duì)于固定采樣點(diǎn)的污染情況，可先采集記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再通過(guò)GPS將固定樣點(diǎn)的坐標(biāo)值導(dǎo)入G1S并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在對(duì)電子地圖的相應(yīng)坐標(biāo)與數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)值實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)后，這些數(shù)據(jù)可為使用者隨時(shí)調(diào)用進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和輔助決策。

　　2.2環(huán)境影響評(píng)價(jià)在環(huán)境評(píng)價(jià)中，許多環(huán)境問(wèn)題和環(huán)境過(guò)程都可通過(guò)成熟模型準(zhǔn)確地描述出來(lái)，如水質(zhì)模型、大氣擴(kuò)散模型等，但這些環(huán)境模型數(shù)據(jù)具有明顯的空間特性，在操作、分析、顯示方面存在一定的困難。引用G!技術(shù)建立拓?fù)潢P(guān)系，可以將數(shù)據(jù)和地圖關(guān)聯(lián)起來(lái)，進(jìn)行空間分析以及制作各類(lèi)專(zhuān)題圖，能夠形象、直觀地顯示環(huán)境質(zhì)量和污染狀況;此外，還可以選擇各種評(píng)價(jià)方法進(jìn)行單要素評(píng)價(jià)和區(qū)域綜合評(píng)價(jià)，完成評(píng)價(jià)因子的分析、計(jì)算和評(píng)價(jià)成果的輸出.大大咸少了工作量，加快了評(píng)價(jià)進(jìn)程。

　　在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，通過(guò)GS的疊圖分析，疊加同一區(qū)域不同時(shí)段的多個(gè)不同環(huán)境影響因素及其特征，可以顯示區(qū)域環(huán)境質(zhì)量演變與其他因素之間的關(guān)系，從而可以預(yù)測(cè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量.

　　2.3環(huán)境規(guī)劃G1S用于環(huán)境規(guī)劃中是將GISS間分析技術(shù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和空間圖形庫(kù)結(jié)合起來(lái)，在環(huán)境數(shù)據(jù)的收集與管理、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)及污染控制規(guī)劃方面做出處理，使決策過(guò)程更加直觀、快速和有效。未來(lái)環(huán)境規(guī)劃管理的重點(diǎn)發(fā)展方向是能夠快速應(yīng)對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，而且能夠從時(shí)空的角度預(yù)測(cè)環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢(shì)，為決策者提供專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，合理制定環(huán)境管理措施和方案1101.而GE(乍為一種技術(shù)手段，正好發(fā)揮其數(shù)據(jù)更新，地理空間信息和屬性數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢(xún)等功能的優(yōu)勢(shì)。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　遙感與G1S技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，實(shí)質(zhì)上是以遙感獲取的自然環(huán)境信息作為G1S的主要數(shù)據(jù)源，利用數(shù)字化地圖信息、地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、先驗(yàn)知識(shí)等輔助遙感信息進(jìn)行定量提取，然后采用GS進(jìn)行多種數(shù)據(jù)集（柵格影像、矢量圖形、數(shù)據(jù)等）的融合、建模分析與集中管理。

　　GIS!有的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理及空間分析功能是其他工具無(wú)法代替的，GB將多種空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、數(shù)據(jù)變換、建立拓?fù)潢P(guān)系等，對(duì)不同的空間對(duì)象進(jìn)行點(diǎn)、線、面、注記4種不同的空間數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)，輸出各種專(zhuān)題圖、統(tǒng)計(jì)圖，不僅節(jié)省大量的人力和財(cái)力，還使得獲得的成果精度高。隨著遙感與G1S技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的不斷融合，其應(yīng)用必將為我國(guó)的環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域做出巨大的貢獻(xiàn)。

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