浅谈中国遥感技术在环境灾害中的应用
摘要
由于人类活动的范围的不断扩大和强度的不断加剧引起资源环境环境恶化并导致灾害。近年来我国的环境灾害频发，2008年的汶川地震，2010年的玉树地震，今年的南方大旱，中部地区的洪涝灾害„„都为我们的日常生活带来不可挽回的破坏。如何预报灾害来临，实时监控灾害发生，为灾害的防控处理善后提供强有力的支持是亟待解决的问题。
随着计算机技术、传感器技术和空间技术的发展,遥感技术正在进入一个能动态、快速、准确提供多种对地观测海量数据的新阶段。新型传感器不断出现,已从过去的单一传感器发展到现在的多种类型的传感器,并能在不同的航天遥感平台上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像，为解决环境灾害的防控治提供了强有力的工具。本文从当前的遥感技术着手分析探究其在环境灾害中的应用并对其中存在问题未来的发展方向进行简要的处理总结。
关键词：环境灾害 遥感技术原理 动态监测 发展方向
一、遥感技术在环境灾害中的主要应用现状
1.1地质灾害
地质灾害划分为泥石流、滑坡、崩塌、碎屑流、水毁、沙害、冰雪害、翻浆及沼泽土等9类,其中泥石流、滑坡、崩塌是主要的地质灾害。我国利用遥感技术进行地质灾害调查起步较晚,但发展快。经初步统计迄今大约已覆盖了80余万km2的国土。我国地质灾害遥感调查是在山区大型工程建设或大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。20世纪80年代初,湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。从20世纪80年代中期起,分别在宝成、宝天、成昆铁路等沿线进行了大规模的航空摄影,为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。20世纪90年代起,主干公路及铁路选线也使用了地质灾害遥感调查技术。近年来在全国范围内又开展了省级国土资源遥感综合调查工作,主要调查成果有:识别地质灾害微地貌类型及活动性,评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。
1.2洪涝灾害
洪涝灾害具有突然性、持续时间短、危害大等特征。为了有效预防和控制洪水,必须及时、迅速、准确了解灾情,并及时对其做出反应。遥感技术在我国洪涝灾害中的应用比较成熟。因为遥感技术可以不受恶劣天气条件的影响,通过航空、航天手段获取监测影像资料,实时对洪灾进行监测,应用相关软件迅速分析出洪水态势,然后将分析结果以直观的图形、图表等形式传递给决策部门,作为制定防洪减灾对策的重要依据。我国将遥感应用于洪灾监测始于“八五”、“九五”期间,并采用资源卫星和气象卫星资料LANDSAT TM和NOAA/AVHRR,建立了7大江河地区洪涝灾害易发区警戒水域遥感数据库。
1.3农业病虫害
将遥感技术应用于农作物重大病虫害的防治是我国实现农业现代化的重要组成部分。遥感技术用于农业病虫害综合治理,最终期望达到两个目的:第一,早期预报,即通过遥感图像提取生境中与病虫害爆发有关的主要环境要素及其变化,来推断病虫害最有可能发生的区域;第二,灾情监测和评估,即当病虫害已经在局部区域造成危害时,从遥感图像上提取受害植被相关信息,快速、准确地判断出灾情发生状况(分布、面积和程度),及时采取针对性的点、面防治措施,这样既可阻止病虫害进一步蔓延又可减少环境污染。进入20世纪90年代以来,遥感技术与地理信息系统(GIS)技术的结合,在农作物病虫害监测中得到日益广泛的应用。
1.4沙尘灾害
沙尘灾害泛指由浮尘、扬沙和沙尘暴等沙尘天气所造成的灾害。我国属于中亚沙暴区,其中,西北大部分地区,整个华北地区,东北地区西部,都是沙尘灾害的多发区域,而沙尘灾害的影响区域则远远大于上述范围。我国沙尘灾害的研究始于20世纪70年代末,进展速度一直较慢。随着20世纪90年代末我国北方地区大范围沙尘天气频繁出现,遥感在沙尘灾害中的应用广泛开展起来。例如,1998年中国国家林业局荒漠化监测中心负责的”沙尘暴卫星遥感监测与灾情评估系统”开始研建,2001年试运行,2002年开始对外公布我国沙尘暴灾情评估报告,并首次报告了2002年3月15~17日、20~21日两次沙尘天气过程中的地面损失情况和沙尘出现的时间、移动路径等内容。
二、现代遥感技术在灾害监测中的技术特点
2.1大面积同步监测
遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间，为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件，同时也为宏观地研究自然现象和规律提供了宝贵的第一手资料。对于复杂多变、涉及面广的大型灾害优越性更明显。特别是对于大区域的环境灾害及动态变化(如沙尘暴、特大洪灾等)监测十分有利。
2.2时效性强可动态监测，信息量大
获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。这不仅给灾害监测赢得了大量时间,而且及时获得了丰富的灾情背景资料,为高效数据模型的建立创造了先决条件。与常规监测手段不同,卫星遥感监测不仅具有实时、动态的优点,而且全天候工作因此可以对灾情进行连续、动态监测,进而获得连续准确的灾情资料。利用这一点,就可以对那些具有爆发隐患或周期性爆发的自然灾害(如火山、泥石流等)进行灾前预测;对那些破坏力大、持续时间长、波及范围广的灾害(如洪水、蝗灾等)进行跟踪监测。此外,也可以用于对灾后恢复过程进行跟踪监测,及时掌握相关资料。获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。
2.3适应性强
由于某些灾害的灾区自然条件恶劣,如发生雪灾、山体滑坡、密林森林病虫害及火灾、荒漠化等;另外某些农业灾害发生在跨国境线,如病虫害、沙漠化、火灾或一些农业气象灾害等,常规监测手段根本无法奏效,灾情资料难以获取,此时遥感就成为灾害监控必不可少的重要手段
三、遥感技术应用中存在的问题和解决途径
不可否认遥感技术已成为灾害分析、动态监测、决策不可缺少的重要手段，但应该看到,我国遥感在环境灾害的应用中还存在很多不足。主要问题集中在灾后评估和应急反应方面,灾害预测应用较少;没有很好的与‘3s’，计算机技术相结合，数据间共享度不高。
3.1数据获取、共享及应用问题
卫星遥感在技术上是能很好地为减轻灾害损失。但由于数据获取的难易程度精确度不一,造成在有些地区发生重大灾害时,无法利用这一先进技术救灾。因此,加强合作使卫星资源在某些重大灾害来临时,能通过商业或非商业(比如援助)途径共享数据。同时我国应加强地面接收和处理设施的建设,以便快速接收处理和提取灾情信息,及时为救灾服务。在具体应用方面则不及发达国家,比如在应急救灾中,国外会用到多种数据源:对地观测卫星和气象卫星数据;高分辨率和中、低分辨率数据;光学和雷达卫星数据;航空和航天数据等,还会用到定位系统和通信卫星等高科技设备,它们反应速度快,效率高,更符合应急救灾的特点。所以这些都是我国将要努力改进的方向。
3.2遥感数据应用的技术问题
如何将常规的方法从点到面进行扩展,应用模型的构建,遥感数据和信息与模型的链接以及多种数据同化等技术是应用遥感技术过程中出现的问题。目前这些技在我国尚不成熟有待提高,真正结合实际应用解决这些问题才能将遥感应用与常规方法结合,发挥遥感的优势,取得更好的效果。同时我们要跟踪遥感、地理空间信息应用的前沿技术,促进遥感、地理空间信息系统应用的集成化、网络化和智能化,加强与信息技术的结合,将模式识别、人工智能、专家系统等技术和新的算法引入到遥感信息分析技术中。大力加强国家空间信息基础设施发展迫切需要的海量地理空间信息网络共享和商业化大型地理空间信息系统软件技术,大型实用的遥感图像处理系统等方面的技术创新工作,不断提高国产化水平。加强遥感图像的智能化分类和识别、基于影像的地球空间核心要素的自动提取与变化发现地学信息的知识提取和挖掘技术攻关和创新,加强应用模型与遥感的结合,加强3S技术集成和系统集成才是解决应用遥感信息技术问题的关键。
总结
遥感技术不论在灾前预警预报、灾中的灾情监测和损失评估和安排救灾，还是在灾后减灾与重建中都具有很大的应用潜力。所以逐渐成为灾害防治的最佳手段，若将其更好的与GIS、GPS 结合将有助于解决灾害减灾的两个核心问题。加强对地观测系统的完善，建立良好的数据模型与应急机制。这样既可以对灾害进行准确的预报，又可以确定灾害的影响范围强度已采取有效的应急响应措施。才能真正的减少因环境灾害所带来损失。我国的灾害遥感的应用现在主要还集中在灾后评估和应急反应方面 , 灾害预测应用较少；在许多应用中还没有很好地与 GIS 地理信息系统和 GPS 全球定位系统结合 , 以致大大限制了 3S 技术强大功能的发挥。努力加强3s技术之间的相互合作，建立良好完善的数据模型，提高数据共享技术。相信遥感技术在灾害监测中的应用前景会更加广阔。
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