遥感技术在大气环境监测中的应用综述

综合论述了近20多年来国内外对大气环境遥感监测的研究现状,介绍了应用于大气环境遥感监测的多种方法并着重阐述了被动式空基遥感和主动式地基遥感在大气环境遥感中的应用以及探测气溶胶的卫星传感器的发展历程和特点。最后,对我国大气环境遥感研究中存在问题和发展前景进行了讨论。     

环境卫星CCD影像在太湖沉水植物监测中的应用

利用环境一号卫星 CCD影像,综合现场巡视情况,对2014年1—5月太湖梅梁湖水域的沉水植被区域进行分析与研究,分别取沉水植物、水华、地表植被与水体4个样本区域,对它们的光谱反射率曲线进行分析,得到沉水植物光谱反射率曲线相比其他样本区域独特的结论。并根据此特征,结合基于提取样本运行决策树的方法,以2014年5月1日为例,提取出了太湖梅梁湖水域沉水植物的分布区域与面积。     

基于无人机高光谱遥感在太湖蓝藻水华监测中的一次应用

采用机载高光谱视频相机,在4个季节对太湖蓝藻进行7次、18个架次的有效拍摄。对拍摄到的高光谱影像进行辐射定标、几何拼接等预处理后,提取不同浓度蓝藻和水草等其他物体的高光谱数据,发现不同浓度的蓝藻光谱在680 nm后表现出较大差异。采用主成分分析（PCA）对高光谱数据降维后,结合k-近邻（kNN）分类算法,可实现对蓝藻的精准定位。定性识别结果经光谱预处理后,采用连续投影算法（SPA）进行特征波段提取,发现蓝藻光谱的季节差异主要表现在450 nm~570 nm和760 nm~910 nm波段。     

空间分布频率分析法在太湖水华遥感监测中的应用

以2009—2012年MODIS遥感影像为主要数据源,提出了基于中长时间尺度多时相数据的空间分布频率指数(SDFI)与计算方法,通过分析比较4年太湖水华SDFI计算结果,并结合同期湖体浮标自动监测数据,发现太湖西部沿岸水华暴发频率和营养盐浓度最高,梅梁湖和竺山湖次之,应当作为下一阶段太湖水环境监控治理的重点区域。     

环境卫星CCD影像在太湖湖泛暗色水团监测中的应用

太湖地区2009年5月11日、2010年8月21日、2011年7月28日和2011年9月24日的环境卫星CCD影像显示,在太湖西部沿岸带、竺山湖等水域存在湖泛暗色水团现象。由于环境CCD缺少辅助反演气溶胶信息的2.1um波段,试验了基于空气自动监测子站获得的与环境卫星CCD成像时间接近的地面能见度测量数据进行FLAASH大气校正的方法,反演结果总体上符合水体光谱特征。提取了湖泛水体、对照水体阳区在CCD各波段的光谱反射率数据统计特征。结果表明,和对照水体相比,湖泛水体在环境卫星CCD的可见光—近红外波段具有较低的反射率,与人眼观察湖泛水色暗黑的感官一致,另一方面,湖泛水域由于仍有一定的藻类存在,在环境卫星CCD近红外（波段4 ）具有比可见光（波段3）略高的反射率,其规律与基于Landsat ETM的湖泛暗色水团遥感分析结果相一致。     

应用水质标识指数法评价太湖湖滨带水质

以2009年12月和2010年4、8月的全太湖湖滨带水质监测数据为基础,以TN、TP、NH₃-N、COD_Mn、DO为评价指标,采用水质标识指数评价法对太湖湖滨带水质进行评价。水质指标基本信息显示,NH₃-N冬季、春季空间变异较大,TP夏季空间变异较大;单因子标识指数评价结果显示,太湖湖滨带水体水质因子污染风险时空差异显著,TN冬季、春季全区域污染风险均较大,NH₃-N冬季和夏季在竺山湾、西部沿岸区域污染风险较大,TP三季在竺山湾、西部沿岸区域污染风险较大;综合标识指数评价结果显示,东太湖、东部沿岸、贡湖区域水质较好,为Ⅲ类水,竺山湾和西部沿岸水体水质最差,为Ⅴ类水,且竺山湾和西部沿岸水体三季均处于重度污染状态。该研究可为太湖湖滨带水环境的生态恢复和标识指数应用的推广提供一定的科学依据。     

太湖污染与环境动态监测信息系统研究

太湖流域是我国人口和城镇最为密集的经济发达地区 ,同时也是我国富营养化和生态破坏严重的大湖流域之一。文章以太湖为研究区 ,围绕湖区存在的主要环境问题 ,应用遥感和 GIS一体化的方法 ,提出了建立太湖环境动态监测信息系统的紧迫性 ,重点论述了系统的技术框架、功能、数据库组成 ,同时也强调了系统建设中应重视的问题     

环境遥感监测软件系统在太湖流域的应用

介绍了环境遥感软件系统,该系统利用遥感技术、传统监测技术和水质反演模型(总磷、总氮),对太湖流域近10年的卫星遥感图像数据和地面监测数据作了分析,对比结果表明,REMS在定量分析方面的精度不够,但对于环境管理在宏观上的定性分析,REMS基本可以满足需求.     

太湖蓝藻预警监测遥感自动解译系统研究

针对太湖蓝藻遥感监测自动化、智能化等业务需求,研究了太湖蓝藻遥感自动解译系统的总体架构、功能模块等。系统包括遥感数据接收子系统、蓝藻遥感解译子系统和海量遥感数据管理子系统,可实现从数据接收到报告编制全流程自动化处理。     

遥感技术在灰霾监测中的应用综述

介绍了灰霾遥感监测的基本原理,论述了基于图像变换的TC法、HOT法和基于反演气溶胶光学厚度的灰霾遥感监测技术,以及造成灰霾天气的秸秆燃烧遥感监测方法.指出卫星遥感技术可以提供大尺度、长时间序列的污染物时空分布特征和变化趋势,以及全球性的大气环境综合遥感数据,是灰霾监测与综合治理的重要途径.     

太湖湖泛现象的卫星遥感监测

2010年8月20日太湖地区Landsat ETM影像显示,太湖西部沿岸带存在湖泛黑水团现象,对该景遥感影像进行了大气校正,提取了湖泛样区、其他水体样区的ETM各波段光谱反射率数据统计特征。结果表明,湖泛样区在可见光波长的ETM波段1、2、3具有很低的反射率,水色暗黑,与人眼观察一致,而在反射红外波长的ETM波段4则有比波段3高的反射率,差异植被指数DVI>0,其原因为湖泛黑水团中,虽然大量蓝藻死亡分解,然而水中还残留有一定数量的活体蓝藻,残余叶绿素及细胞造成了虽然较弱、但仍较为稳定的反射红外波长处的光谱反射能力。提出了识别湖泛现象的遥感判据为ρ0.485<0.05 andρ0.56<0.08 andρ0.66<0.065 and(ρ0.83-ρ0.66)>0 andρ0.83<0.1。     

1984—2015年太湖地区大气能见度变化遥感监测与评价

研究收集整理了1984—2015年太湖区域342幅Landsat系列卫星遥感影像,利用ENVI软件FLAASH模块计算获取了区域大气能见度均值,通过太湖周边苏州、无锡、常州3市地面自动站能见度监测值加以验证,并在此基础上对1984—2015年该地区大气能见度遥感监测结果进行了分析与评价。研究结果表明：太湖地区在20世纪80年代能见度水平相对较好,20世纪90年代后逐渐下滑,总体呈下降趋势。2015年遥感反演能见度均值为14.80 km,与1984年的21.46 km相比下降了31.05%,下降速率约为0.21 km/a。     

基于多星遥感影像的太湖北部湖湾春季沉水植被分布动态监测

利用多星遥感影像动态监测了2015年春季太湖北部湖湾沉水植被分布的变化过程,并对水生植被遥感监测中的几个关键问题展开了探讨。决策树方法获取的水生植被分布结果表明,2015年4月28日太湖北部湖湾发现明显沉水植被分布面积约11.2 km~2,与2014年同期相比,新出现的较大面积沉水植被分布区域主要集中在田鸡山西和锡东水厂附近。提出应及时清理打捞,避免水生植被死亡腐烂,威胁水质安全。     

太湖水华的遥感分析

随着太湖流域的经济迅速发展,太湖湖体的富营养化程度日趋严重,特别是在20世纪的后期,水华频繁爆发。国家环保总局常规的水质监测是基于21个点位对全湖进行评价,完成一次采样耗时近1月,其对大面积水华现象的监测具有很大的局限性。文章利用遥感技术快速、大尺度、动态监测的特点,基于多个时相的TM影像对太湖的水温、悬浮物、叶绿素等水质参数的浓度和分布进行了遥感反演,进而对太湖水华的成因、发展程度、影响因素等方面进行分析,从而对太湖水华发生的特点,太湖的水质情况有一个全面的了解。     

应用流式细胞仪监测太湖藻类初探

流式细胞仪在海水微型浮游生物监测领域应用较为广泛,但在淡水藻类定量研究以及生物监测中应用仍较少。探讨了应用便携式浮游植物流式细胞仪CytoSense监测太湖藻类的可行性和时效性。结果表明,为了提高检测结果的准确性,流式细胞仪的应用过程中最好是现场采样、现场分析。流式细胞仪对藻细胞密度的检测下限为100万个/L,大于100万个/L时检测结果与人工镜检结果相吻合;在悬浮物含量小于108 mg/L的水体中,流式细胞仪检测结果具备较高的准确性。另外,流式细胞仪操作简单、分析速度快、便携性好、无污染,在太湖藻类监测中具有一定应用前景。