遥感在城市环境污染分析方面的应用

1.城市大气污染

城市大气中的污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、光化学烟雾及含氟、氯废气等。当大气中的烟尘达到一定量的时候,就会对电磁波产生反射,从而在遥感图像上形成浅白色流动状影像特征(可见光波段)。但这种特征的明显程度与烟尘的浓度、排放范围以及遥感图像的空间分辨率有关。如 1990 年上海幅的 TM 图像上明显地反映出黄浦江沿岸几个烟尘排放量大的工厂(吴泾化工厂、 上海水泥厂、 杨树浦发电厂等)所排放的烟尘及扩散范围。热红外数据对城市大气污染监测特别有用。一方面,一些污染源所排放的废气具有较高的温度,在遥感图像上可以判读出主要的污染源;另一方面,地面的热辐射在通过大气层时,要受到大气的影响,大气污染会减少辐射温度,因此,传感器所获得的热红外波段数据的大小与大气的污染程度存在着关系。以往,热红外波段数据主要主要用于探测地表温度,大气的影响作为噪声来考虑。近年来,有一些专家利用热红外波段数据来分析城市的大气环境。

2.城市水体污染

水体污染程度的评价包括对水体中溶解性物质、有机物、固体悬浮物、植物营养物质、重金属等单一污染物的含量分析以及综合分析。水体中污染物的含量变化会改变水体的颜色及水体的光谱反射率,因此有可能利用遥感手段监测水体污染。研究结果表明,可见光和近红外组合起来的多光谱方法,为监测 TSS 和 TRB 提供了一个简单而有效的模型。对叶绿素的监测只有在悬浮物浓度小于 0.5mg/L 时有较好效果,在水体浑浊的情况下,利用 SPOT 提供的有限的光谱分辨率来确定叶绿素的分布是比较困难的。

3. 城市固体废物污染

城市固体废物主要包括城市生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾及混合垃圾。固体废弃物的识别主要是依据纹理信息,一般来说,只有当固体废弃物的面积大于图像空间分辨率 5 倍以上才有可能被识别。因此,对 TM 和 SPOT 图像,它们所能识别的固体废弃物最小面积分别为 22500m2和 10000m2,显然这种精度对固体废弃物的调查没有多大意义。对IKONOS 卫星图像,它所能识别的固体废弃物最小面积可达到 400m2,可以用于固体废弃物调查。

4.遥感在城市规划中的应用实例

   (1)下面是应用高光谱遥感对地表材料进行识别和量化，根据直观的光谱特征，可以区分不同的城市地物。 这张图是 HyMap 传感器记录的城市表面材料的反射率，图中可以看到，不同材料在不同波段上的反射率是各不相同的，青色的是聚乙烯屋顶，黄色的是瓦片屋顶，

下面两条分别是混凝土和沥青。可以看到，在 0.5到 1.5微米的波段上，聚乙烯屋顶的反射率最高，沥青的反射率最低。

(2)应用遥感对越南首都河内城市化过程的研究。

下图反映的是越南首都河内在 1992 年 2001年的城市扩张，里面白色的边界是 1992 年的，外面的绿色的边界是 2001年，绿色的箭头是扩张的方向。东部由于河流的阻挡，所以无法扩张。根据统计数据，遥感数据记录下来的用地比例的改变，在 GDP 上也有所反映。

随着城市扩张，农业用地的减少，工业 GDP 增速从 1996年至 2000年约为 15%每年，而农业 GDP 增速在 1996年为 5.13%，到了 2000年为 3.8%。可以看到，在这近三十年中，河内城市面积从 1000公顷发展到 6000公顷。通过不同时相遥感图像的组合、加工、处理获得地物动态变化信息的技术。 变化检测的方法一般可分为两大类:基于影像分类, 如分类后比较法和多时相图像分类法; 基于单个像元波谱变化, 如彩色合成法、图像代数运算法、多时相组合数据法、变化向量法、两值变化掩膜法等，通过影像处理技术提取丰富而准确的土地利用信息,并绘制土地利用图和各种专题地图。这些地图都是进行城市规划管理和研究的重要依据性资料或基础底图。广西善图科技有限公司