坚持可持续发展战略摘要：遥感技术是大气环境监测方面重要的技术手段，能够对大面积大气污染事故进行实时监测，为制定科学、快速、准确、合理的应急方案提供技术支撑。本文首先介绍了大气环境遥感监测技术的基本原理，然后综述了遥感技术在大气环境监测中的应用现状，最后指出了我国在大气环境监测方面的进展并进行了展望。 关键词：遥感技术，环境监测，大气环境，应用
1引言
遥感技术是20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术，是一种应用各种传感仪器对远距离目标反射或辐射的电磁波信息进行收集、处理，并最后成像，从而对目标进行探测和判定的一种综合技术。可在全球层面揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律。遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低，且便于进行长期的动态监测等优势，还能发现有时用常规方法难以揭示的污染源及其扩散的状态，它不但可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的大气环境变化和大气环境污染，也可以实时、快速跟踪和监测突发性大气环境
污染事件的发生、发展，以便及时制定处理措施，减少大气污染造成的损失。随着大气环境问题日趋严重以及遥感技术比传统的环境监测技术和监测台站具有无可比拟的优越性，遥感监测作为大气环境管理和大气污染控制的重要手段之一，在大气环境污染监测方面得到了迅速发展。
2 大气环境遥感监测技术的基本原理
大气环境遥感是利用遥感传感器来监测大气结构、状态及变化，不需要直接接触目标而进行区域性的跟踪测量，能够快速地进行污染源的定点定位，从而获得全面的综合信息。大气环境遥感监测指监测大气中的臭氧（O₃）、CO₂、SO₂、甲烷(CH4)等痕量气体成分以及气溶胶、有害气体等的三维分布。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱特征，通过选择合适的波段来测量大气的散射、吸收及辐射的光谱，然后，从其结果中推算出污染气体的成分。如影响水汽分布的主要光谱波长在0.7μm，O₃在0.55～0.65μm之间存在一个明显的吸收带等，因此我们实际上可通过测量大气散射、吸收及辐射的光谱特征值而从中识别出这些组分来。研究表明，在卫星遥感中，有两个非常好的大气窗可以用来探测这 些组分，即位于可见光范围内的0.40~0.75μm的波段范围和在近红外和中红外的0.85μm、1,06μm、1.22dmoμm、1.60μm、2.20μm波段处。
遥感技术按所利用电磁波辐射源的不同分为两大类：主动式遥感技术和被动式遥感技术。主动式遥感技术是以向监测客体或对象发射持续的辐射为特征，一般以激光为辐射源， 观测激光束与对象的相互作用，对地面广大区域的污染状态进行监测，来推断监测对象中的某些环境参数。该技术主要用于大气下层的观测，也适用于对平流层气溶胶、臭氧的观测。被动式遥感技术则是观测环境介质中现成的天然辐射源与所研究的对象物的相互作用，或者直接观测对象物质的热发散，推断有关的环境参数。被动式遥感技术比较经济实用，因而应用较广泛。
遥感技术应用于环境监测称为环境遥感或遥感，一般借助于传感器对电磁波进行探测而实现其目的。遥感技术的主要优点是可以对污染源或污染流进行干扰监测，而且可以监测三维空间的环境质量参数，其范围可遍及边远偏僻地区和大气上层空间。
3 遥感技术在大气污染监测中的应用
3.1 对大气气溶胶的监测
气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒。气溶胶粒子的来源很复杂，地球表面的岩石和土壤风化，海洋表面由于风浪的作用使海水泡沫飞溅而形成的海盐粒子，植物花粉、孢子，人类燃烧活动和自然火灾（包括火山爆发，森林及农田火灾）以及工厂排放的气体或发生化学反应而产生的液态或固态粒子等，构成了来源广泛而又复杂的大气气溶胶体系。气溶胶本身是污染物，同时又是许多有毒、有害物质的携带者，它的分布在一定程度上反映了大气污染的状况。在对气溶胶的遥感监测方面，高分辨率的卫星遥感不但提供了监测大气气溶胶的可能性，而且可以利用遥感图像分析大气气溶胶的分布和含量，甚至可在遥感图像上直接确定污染物的位置和范围，并根据他们的运动，发展规律进行预测预报。
国际上对气溶胶卫星遥感的研究始于20世纪70年代中期，在利用气溶胶光学特性并根据其路径散射光谱进行反演方面做了很多工作。目前，国外对气溶胶进行反演的方法主要有8种。即单通道反射率反演法、多通道反射率反演法、基于稠密或暗植被区的黑体反演法、陆地上空对比度削减法、热对比法、陆地一海洋对比法、反射率角度分布法及极化方法。20世纪80年代中期，中国也开始了这方面的研究。毛节泰等利用MODIS卫星资料测量了北京地区的气溶胶光学厚度，同时与地面光度计的测量结果比较，试验证明两种方法的
测量结果比较接近，说明利用卫星遥感监测气溶胶是一种地面遥感监测较好的替代方法，可以弥补地面遥感地面观测空间覆盖不足的缺陷。
3.2 对沙尘暴的监测
沙尘暴是严重的生态环境问题，同时也是严重的大气污染问题，它突发性强，危害巨大，属于大气气溶胶的一种极端情况。章周明煜等利用 NOAA/AVHRR 资料分析了1993 年4 月北京、天津上空沙尘暴的特性，得出在沙尘暴发生时，AVHRR 可见光通道 1 和可见光通道 2 的反射率都有增加，沙尘暴强度越大，反射率增加也越大。目前对沙尘暴的遥感监测主要是利用 GMS 和 NOAA/ AVHRR 数据，研究表明，GMS 的红外通道数据有利于确定沙尘暴的位置及大尺度监测沙尘暴的运动轨迹。由于 NOAA/ AVHRR 数据不但可以监测沙尘暴反射辐射特性，而且可以在较大尺度上监测沙尘暴的时空分布，因而是目前沙尘暴研究和监测的主要遥感信息源。
3.3 对臭氧层的监测
通过遥感监测可以了解对地球起保护作用的臭氧层受到破坏所形成的空洞，目前臭氧空洞
湍流强度
还在不断扩大，对人类非常不利。自 1978 年以来，科学家们利用搭载在 Nimbus -7 卫星上的臭氧制图光谱仪（TOMS）对大气中的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 1979 年—1992 年的 Nimbus - 7TOMS 遥感数据分析了希腊上空的臭氧衰减，研究结果表明，其上空的臭氧衰减率为每年0. 8%。利用 ERS - 2 上搭载的全球臭氧监测实验装置（GOMZ） 和大气制图学/ 化学扫描成像吸收光谱仪（SCIAMACHY），还可对 CO 和O₃短一些再短一些体积分数进行全球制图。胡顺星等利用激光雷达对对流层2 km ~4 km 高度范围的臭氧分布进行了测量，结果表明，用 YAG 激光产生的两个波段 （266 nm 和289 nm），可以得到比较精确的臭氧分布。
3.4 对有害气体的监测
人为或自然条件下产生的SO₂、氟化物等对生物机体有毒害的气体，通常采用间接解译标志监测。植被受污染后对红外线的反射能力下降，其颜、纹理及动态标志都不同于正常植被，利用这些特点可以间接分析污染情况。王雪梅等分析了卫星遥感像元信息构成的物理机制，将像元信息概化为土壤、植被、水体等基本信息类型的线性集合与污染气体 （SO₂、 NO X ）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。
3. 5 对城市热岛效应的监测
城市热岛效应也称大气热污染现象，是城市化发展导致城市气温高于外围郊区气温的现象。利用热红外遥感测定地物的辐射温度，推算出地物温度，进而根据热效应的差异，能有效地探测出热源。利用光学技术或计算机对热图像作密度分割，根据少量同步实测温度，正确绘制出城市的等温线，可详细反映该城市热污染的分布情况，分析城市温度和其他热能消耗与城市布局、建筑物类型、人口密度等的关系，分析城市热岛的时空分布特征、热岛强度、 热岛成因等。
4 我国大气环境遥感监测的进展及展望
我国重点开展了四个方面的工作，一是利用遥感技术监测大气污染与污染源，如辽宁省环保所应用红外扫描仪对抚顺露天煤矿进行了监测，分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系，搞清了矿坑内产生污染的条件，为露天矿的污染防治和预测预报提供了科学依据；辽宁省环境保护科学研究所和中国环境科学研究院在太原市进行了以大气污染为目标的遥感监测，北京市环境保护科学研究院所曾对规划市区的烟囱高度、分布进行了航空遥感分析；
二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异，以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化，如津渤环境遥感试验时曾利用遥感图像上呈现的树冠影像的调和大小差异，圈定了二氧化硫和酸气、氟化氢等典型污染场；
三是以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像相结合进行相关分析，如津渤环境遥感试验时，曾采集树木叶片测定其含硫、含氯量，以及树皮的pH值，分析二氧化硫、、酸雾的污染；
四是利用飞机携带大气监测仪器，在污染地区上空分层采样，然后进行数据处理分析，如天津、太原曾用这一方法监测了大气气溶胶、飘尘、二氧化硫的时空分布特征和运移规律。
我国当前的环境污染物排放总量不断增加，污染范围继续扩大，必须密切监视大气环境污染变化，掌握大气质量现状及未来的变化趋势。发展探测大气组成与地球生态的空间遥感探测技术，建立我国环境卫星监测与预报系统，与地面环境监测网共同监测大气成份的变化、大气污染与污染源、大气温度和密度以及地表温度和云的物理特性等，是势在必行的。
此外，大气环境遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划，同时充分利用国际上资源环境卫星系统，开展广泛的国际合作和交流，大力发展我国的大气环境遥感监测技术，并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法，采用遥感技术与地面监测相结合的方法，建立我国的大气环境遥感监测系统。
5结论
通过对遥感图像的分析，可获取可靠的大气污染资料。可见，遥感信息在环境动态监测方面具有其它类型数据所无法代替的优越性。同时，遥感监测应用日益广泛。遥感监测的项目增多、分辨率提高、解译性能增强、逐渐占据环境监测网络的重要地位。遥感监测将成为全球性、区域性大气环境监测的主要手段。
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