環境遙感監測技術范文

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【關鍵詞】遙感技術；大氣環境；監測？

環境問題越來越嚴峻，各類的污染給人類的生活和工作帶來了很大的影響，破壞了人們的日常生活并且威脅到人們的生命安全。遙感技術主要有兩種類別：一為主動式遙感監，二為被動式遙感監測，主要以環境監測為主，利用遙感傳感器監測大氣結構，對污染源進行定位追蹤，直接對污染物進行區域跟蹤測量，從而獲取某一區域大氣污染的綜合信息，以及時制定治理措施來減少大氣污染的不利影響，對大氣環境的治理產生了無法忽視的影響。？

1、大氣環境遙感監測技術的基本原理？

遙感監測就是用儀器對一段距離以外的目標物或現象進行觀測，是一種不直接接觸目標物或現象而能收集信息，對其進行識別、分析、判斷的更高自動化程度的監測手段。它最重要的作用是不需要采樣而直接可以進行區域性的跟蹤測量，快速進行污染源的定點定位，污染范圍的核定，污染物在大氣中的分布、擴散等，從而獲得全面的綜合信息。根據所利用的波段，？遙感監測技術主要分為紫外、可見光、反射紅外遙感技術；熱紅外遙感技術和微波遙感技術三種類型。？

大氣環境遙感監測作為遙感技術應用中較為重要的內容之一，在業務上不同于常規氣象要素的監測。常規氣象要素遙感監測[1]？主要是指測量大氣的垂直溫度剖面、大氣的垂直濕度剖面、降水量及頻度、云覆蓋率（云量和云層厚度）？和長波輻射、風（風速和風向）？、地球輻射收支的測量等。而大氣環境遙感則是監測大氣中的臭氧（O3？）、CO2、SO2、甲烷（CH4）？等痕量氣體成分以及氣溶膠、有害氣體等的三維分布。這些物理量通常不可能用遙感手段直接識別，但由于水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量氣體成分具有各自分子所固有的輻射和吸收光譜特征，如影響水汽分布的主要光譜波長在017μm，？O3在0155～0165μm？之間存在一個明顯的吸收帶等，因此我們實際上可通過測量大氣散射、吸收及輻射的光譜特征值而從中識別出這些組分來。研究表明，在衛星遙感中，有兩個非常好的大氣窗可以用來探測這些組分，即位于可見光范圍內的0140～0175μm？的波段范圍和在近紅外和中紅外的0185μm、1106μm、1122μm、1160μm、2120μm？波段處。？

2、遙感技術在大氣污染監測中的作用？

2.1被動式空基遙感監測？

被動式遙感監測主要作用于臭氧層、大氣氣溶膠、溫室氣體、大氣污染物、大氣熱污染源等等，這些問題很多不僅僅是區域性問題，甚至已經成為全球性問題，影響著全世界的正常發展。太陽直接輻射遙感技術利用散射和衰減，測量二氧化碳、臭氧等大氣的主要組成部分，對有害氣體、污染物、熱污染源等進行監測，逐漸成為遙感技術中最常用的一種監測技術。現階段，城市工業不斷發展，霧霾成為人們生活中的一種普遍現象，嚴重影響著人們的身心健康，而遙感技術與地理信息系統技術相結合，獲取霧霾地區的綜合信息，通過對圖像以及數據的分析得出影響霧霾的主要因素，從而制定相應的措施來消除霧霾。除此之外，隨著城市化的不斷發展，城市熱島效應成為城市發展的主要問題，遙感技術通過研究城市下墊面的熱紅外遙感總結城市熱島變化規律，對熱島效應的解決提供了一定的事實依據。？

2.2主動式空基遙感監測？

主動式空基遙感監測的載體是雷達，主要有機載和星載雷達，它可以在短時間內發射大功率的電磁波，再根據回波信號的振幅和位相分析得出測量物的方向、距離等數據，主動式遙感不依賴于太陽輻射，可以晝夜工作，還可以根據探測目的的不同，主動選擇電磁波的波長和發射方式。主動式遙感可以用來監測大氣中的臭氧、水汽、二氧化硫以及三氧化氮等分布情況，分析這些成分如何影響平流層和對流層，有利于制定空間雷達的探測技術，對大氣環境的治理起著無法替代的作用。遙感技術正在經歷由單一型遙感監測向多方面監測數據的綜合性分析過渡，即多時相監測，對于污染物信息的監測可以做到更準確及時客觀，使得大氣污染監測上升到一個新高度。？

3、遙感技術的發展方向？

人們越來越重視環境問題，對環境的需求也不斷增加，改善環境成為當前社會發展的重要任務，遙感技術能夠改善環境，那就應該更大限度的開發利用這一技術。遙感技術還可以從以下一些方面取得進步：？

（1）遙感技術主要分為主動式遙感和被動式遙感，把主動與被動式衛星遙感相結合，可以更加準確的進行對污染物的監測，把污染物監測的誤差精確到更小，不斷改進大氣環境遙感技術，對大氣環境遙感進行定量化研究，形成一套嚴密的大氣環境遙感監測技術運行系統，把遙感技術與地面監測共同運用到環境監測中，以便更加準確及時的制定解決環境污染的措施。？

（2）在當今社會，技術在任何方面都是不可或缺的，與此相應，互聯網技術可以充分配置資源，使全球的資源和信息得到共享，實現遙感技術的網絡化，普及遙感監測技術，可以借鑒其他國家的遙感技術創新之處與經驗，進行多國合作，利用其它國家的資源環境衛星系統，提高監測的效率。？

（3）人才的進步才是社會的進步，必須要保證技術性人才的培養，國家要加大人才扶持力度，提供更多的人才發展機會，培養大批實用型人才和技術創新型人才，只有如此遙感技術才可能會有飛躍性的突破。？

（4）技術的不完善使得監測數據的不準確，而數據分析是制定措施的重要依據，提高數據的準確度是必須的，對此，應該研發更高性能的傳感器以提高衛星遙感的分辨率，使數據精確度更高，更好的判斷污染物信息，避免誤判情況的發生。？

4、結束語？

環境問題與人類發展息息相關，實現人與自然的和諧相處是社會發展的必然要求，在尊重自然的基礎上，通過自己的一系列活動改變環境對于自身的不利影響并造福于人類是對每個人的要求。環境問題種類多樣，大氣污染、水污染、固體廢棄物污染等都可以通過遙感技術得到一定程度的治理，遙感技術的應用范圍也越來越廣泛，作為環境監測的重要技術力量，遙感技術應該不斷發展自身，為制定科學準確的政策提供更加有理有據的支持。？

參考文獻：？

[1]劉紅，張清海，林紹霞.等.遙感技術在水環境和大氣環境監測中的應用研究進展[J].貴州農業科學，2013（1）.？

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隨著全球環境問題日益突出,環境災害與環境事故頻發,衛星遙感技術在環境監測與管理中得到大量應用,在環境保護中發揮的作用受到國際社會的高度重視。美國、日本及歐洲的一些國家近年來都在大力發展環境遙感監測技術。目前在軌運行的和計劃發展的國內外衛星傳感器提供數據的空間分辨率已從公里級發展到亞米級,重復觀測頻率從月周期發展到幾小時,光譜波段跨越了可見光、紅外到微波,光譜分辨率從多波段發展到超光譜,遙感數據獲取技術正走向實時化和精確化,衛星遙感應用正在向定量化和業務化快速發展[1]。當前,我國環境監測任務十分繁重,特別是對基于衛星遙感技術的環境遙感監測有著迫切需求。

1、遙感技術簡介

遙感技術(remotesensing,簡稱rs)是在現代物理學、空間技術、計算機技術、數學方法和地球科學理論的基礎上建立和發展起來的邊緣科學,是一門先進的、實用的探測技術,目前正進入一個能快速、及時提供多種對地觀測及測量數據的新階段。按遙感平臺的高度大體上可分為航天遙感、航空遙感和地面遙感,按所利用的電磁波的光譜段分類可分為可見反射紅外遙感,熱紅外遙感、微波遙感3種類型,按研究對象可分為資源遙感與環境遙感兩大類。隨著熱紅外成像、機載多極化合成孔徑雷達和高分辨力表層穿透雷達和星載合成孔徑雷達技術日益成熟,遙感波譜域從最早的可見光向近紅外、短波本文由收集整理紅外、熱紅外、微波方向發展。波譜域的擴展將進一步適應各種物質反射、輻射波譜的特征峰值波長的寬域分布。高光譜遙感的發展,使得遙感波段寬度從早期的0.4μm(黑白攝影)、0.1μm多光譜掃描)到5nm(成像光譜儀),遙感器波段寬度窄化,針對性更強,可突出特定地物反射峰值波長的微小差異;同時,成像光譜儀等的應用,提高了地物光譜分辨力,有利于區別各類物質在不同波段的光譜響應特性。

2、環境遙感基礎工作的應用技術

水環境遙感監測方面,初步開展了水環境可遙感指標體系研究,對葉綠素a懸浮物有色可溶性有機物溶解性有機碳水面溫度透明度等監測指標的光譜特征和規律進行了研究;初步開展了環境一號衛星在水環境領域中的應用潛力分析研究;初步開展了水環境指標(如葉綠素a懸浮物水溫)遙感反演與信息提取的技術流程研究大氣環境遙感監測方面,初步開展了大氣可遙感指標體系研究,對氣溶膠懸浮顆粒物o3,so2,no2,co2,ch4等監測指標的光譜特征和規律進行了研究;初步開展了環境一號衛星在大氣環境領域中的應用潛力分析研究以及大氣環境指標(如氣溶膠光學厚度)遙感反演與信息提取的技術流程研究[2]。

2.1 可見光、反射紅外遙感技術

用可見光和反射紅外遙感器進行物體識別和分析的原理是基于每一物體的光譜反射率不同來獲得有關目標物的信息。該類技術可以監測大氣污染、溫室效應、水質污染、固體廢棄物污染、熱污染等,是比較成熟的遙感技術,目前國際上的商業和非商業衛星遙感器多屬此類。該類遙感技術用于環境污染監測,目前主要是要提高傳感器多個譜段信息源的復合,發展圖像處理技術和信息提取方法,提高識別污染物的能力。重點發展其在大氣污染、溫室效應、水質污染、固體廢棄物污染、熱污染等監測中的應用。

2.2 熱紅外遙感技術

自然界中的所有物質,無論白天或夜間,都以一定波長向外輻射能量。在熱紅外遙感中,所有被觀測的電磁波的輻射源都是目標物。目前紅外探測器所使用的電磁波段,主要有3～5μm和8～14μm兩個波段,對地表常溫物體的探測通常使用8～14μm波段。熱紅外遙感主要探測目標物的輻射特性(發射率和溫度),鑒別出物質材料的類型,評價出各種現象根據熱輻射特征。

2.3 高光譜遙感技術

高光譜遙感技術的發展是人類在對地觀測方面所取得的重大技術突破之一,是21世紀的遙感前沿技術。高光譜遙感數據的特點高光譜分辨率和高空間分辨率,它將傳統的圖像維與光譜維信息融合為一體,在獲取地表空間圖像的同時,得到每個地物的連續光譜信息,從而實現依據地物光譜特征的地物成份信息反演及地物識別,因此在環境污染物監測中發揮主要作用。

3、遙感技術在生態環境監測與保護中的應用

我國的生態環境日益惡化,因此,如何在保護和改善生態環境的前提下發展生產已經提到了決策者們的議事日程上來。建立生態監測信息系統已經成為當務之急。這樣的生態監測系統集生態環境信息管理、數據庫管理、生態環境各要素的實時監測、時間和空間查詢分析等多功能為一體,可滿足實時動態、分時段監測、查詢和分析的要求[3]。

目前,環境污染已成為一些國家的突出問題,利用遙感技術可以快速、大面積監測水污染、大氣污染和土地污染以及各種污染導致的破壞和影響。近些年來,我國利用航空遙感進行了多次環境監測的應用試驗,對沈陽等多個城市的環境質量和污染程度進行了分析和評價,包括城市熱島、煙霧擴散、水源污染、綠色植物覆蓋指數以及交通量等的監測,都取得了重要成果。國家海洋局組織的在渤海灣海面油溢航空遙感實驗中,發現某國商船在大沽錨地違章排污事件,以及其它違章排污船20艘,并作了及時處理,在國內外產生了較大影響。隨著遙感技術在環境保護領域中的廣泛應用,一門新的科學——環境遙感誕生了。

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關鍵詞：遙感監測技術；環境保護；應用

1遙感監測技術的概述

遙感監測技術（remotesensingmonitoring）是基于空間技術，現代物理學和數學方法基礎上建立和發展的科學技術，其作為一種實用和先進的檢測技術，及時快速的提供了更多種類的測量數據方法，實現對地監測的新階段。根據專業領域的劃分，遙感平臺在根據監測高度的不同可以分為三種類型：航空遙感，航天遙感和地面遙感。根據電磁波中使用的光譜段，微波遙感和反射紅外遙感是其主要的類型。大部分的遙感都是采取的直接從地面上的高空監視事物，這種方式，可以充分利用時空和頻譜方面的獨特優勢，避免大量信息由于地面限制條件的而產生遺漏或錯誤。遙感監測技術和全球定位系統（GPRS）與地理信息系統相結合統稱為“3S”綜合監測系統，除常規監測分析系統外，還加大了重大災害事件的快速評估綜合能力，形成了時間和空間整合的完整監控技術體系。

2遙感監測技術在水體污染以及土壤污染的綜合應用解析

遙感監測技術在水體污染以及土壤污染的綜合應用上，可以利用地面、航空、航天等遙感平臺對河流、湖泊以及水庫進行監測，診斷水體的狀況變化，從而實現快速確定水污染的分布狀況。常見的水污染探測儀器包括紅外掃描儀以及微波系統等。監測對象主要是水中懸浮物以及污水排放。而植被的反演，土壤監測，是遙感監測技術中土壤污染研究方式主要的兩個方面。土壤重金屬含量可以由植被光譜數據檢索，從而間接的去評估重金屬污染程度。另外，可以通過重金屬對土壤的波特特征和評價，判定土壤光譜數據監測重金屬的含量和特征。

3遙感監測技術在水污染監測的應用

3.1水體富營養化現象

一般來說，當水體富營養化發生時，由于“陡坡效應”，即浮游植物葉綠素對紅外光具有明顯的反應，水中植物和水分的光譜特征都在紫外或紅棕色的譜段上更加明顯。遙感監測技術中可以選擇針對長江口特點的葉綠素濃度遙感破譯方法，選擇總磷，總氮，葉綠素相關的技術特征，獲得適合長江河口特征的富營養化評價結果。

3.2水體熱污染以及廢水污染

由于廢水和懸浮物在水色和性狀上存在較大差異，因此反射峰的位置和強度在特征曲線上會出現較大的差別。我們可以通過多光譜合成圖像對廢水污染進行檢測，也可以使用熱紅外法根據溫差進行測量。大多數熱污染是由工廠排放的廢水造成的，不僅不利于作物的生長，也威脅著水中的生物的安全。熱紅外傳感器可以輕松監控熱污染程度。利用多光譜合成圖像可以顯示熱污染的流動方向，排放強度以及溫度分布等情況。

4遙感監測技術在土壤污染的應用情況解析

4.1地面污染監測

遙感技術的應用不僅可以預防地面污染，還可以檢測到在煤炭污染區中的地面污染分布，對其進行圈定或預防。現在已經有了遙感技術在煤炭自燃隱火監測中的先例。煤的自燃不僅浪費了大量的煤，還造成了大面積的空氣污染，水質污染等。而紅外線掃描儀和紅外線溫度計就針對這種污染類型工作，從隱藏區域的微妙差異的表面溫度對污染區進行圈定，并分析了蔓延的規律以及方向，為解決煤炭隱患提供新的經驗和方法。

4.2遙感監測技術在土壤污染監測中的應用

有機物污染和重金屬污染是土壤污染最重要的兩個方面。農藥和化肥的濫用極有可能造成的農田污染叫做有機物污染，而重金屬污染則集中在由于工業廢水灌溉和工業垃圾的排放所造成的污染環節上。土地污染指數是今天城市可持續發展程度和區域環境質量的重要參照數據，因此利用新興的技術對土壤污染的治理顯得尤為重要。通過分析和比較土壤光譜信息，分析土壤光譜信息的差異，不僅可以確定土壤污染的時空分布，也可以確定和分析土壤污染的時空分布趨勢、特征和污染水平，起到傳統的地面采樣分析難以發揮時空監測的作用。我們在利用遙感監測技術對土壤污染進行監測時，有以下兩種主要的方法，一是可以直接測量土壤中出的固體廢物的數量，金屬的分布情況以及難分解的重金屬影響范圍，并且分析潛在的污染物和污染程度。二是經受污染土壤的土壤環境復雜，其生長的作物和正常種植的作物相比，具有不同的光譜表現。可以利用光譜確定作物的土壤污染分布情況，分析污染評估的程度。由于土壤污染監測的機制主要集中在不同的物體具有不同的反射和輻射的光譜特性上，所以當光譜范圍越窄時，不同特征之間的區別就越有效。因此，高光譜遙感監測就可以在土壤污染監測中發揮最大的作用。高光譜遙感監測將傳統圖像尺寸和光譜信息組合成整體，在獲取地表空間圖像的時候，也得到了每個地物的連續光譜信息。該監測技術在土壤污染監測中的應用，就是利用農作物的光譜響應來識別土壤污染的程度。

5感監測技術在環境保護方面的前景

遙感技術的應用表明，未來的環境監測觀測系統應由航天，航空和陸地三方位觀測站等一系列子系統組成，充分發揮定性，定向和定量數據的能力技術系統的巨大優勢，讓全球定位系統可以提供更準確的實時定位系統和地面高程模型。

參考文獻

[1]萬余慶,張鳳麗,閆永忠.高光譜遙感技術在水環境監測中的應用研究[J].國土資源遙感,2003(3):10-14.

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【關鍵詞】航空遙感 應用 趨勢

一、航空遙感及其發展史

航空遙感是將傳感器置機、無人駕駛的飛行器、飛艇、氣球等航空平臺上實現遙感對地觀測，平臺飛行高度在數百米到數萬米，其發展已有近200年的歷史。由于航空遙感圖像比例尺較大，地面分辨率較高，實用性較廣，是空間數據獲取中不可取代的一種技術手段。航空攝影作為遙感技術中應用最基本的數據獲取手段，被廣泛應用于地圖測繪、資源勘查、環境監測、城市規劃等方面。

基于焦平面技術和幀技術的數字航空攝影系統得到了發展。這一技術的特點是利用一塊大規模面陣電荷耦合器件（CCD）在照相機的焦平面上采集圖像，其圖像質量和分辨率完全取決于鏡頭和CCD像元的規模。它完全擺脫了精度要求、難度很大的精密機械動作，其全電子化和全數字化技術為航空攝影技術領域開拓了一個新的境界，同時也為我們提供了一個很好的機遇。

主動式遙感即由傳感器主動地向被探測的目標物發射一定波長的電磁波，然后接受并記錄從目標物反射回來的電磁波，如使用雷達探測目標就屬于主動遙感。

被動式遙感，即傳感器不向被探測的目標物發射電磁波，而是直接接受并記錄目標物反射太陽輻射或目標物自身發射的電磁波，如航空攝影、衛星影像等都屬于此類。

二、國內航空遙感的應用現狀

目前國內航空遙感的應用主要集中在航空攝影測量獲取基礎地理數據、城市規劃、國土管理、城市環境、城市環境、基礎設施建設工程規劃設計等方面。

（一）基礎地理數據采集。由于航空遙感分辨率高、比例尺大，能較好地滿足大比例尺基礎地理數據的采集，包括1：5000～1：500的數字線劃圖、數字高程模型圖、數字正射影像圖和數字柵格圖，上述4D產品在規劃、城建、國土、房產、交通、電信、水利、環境和各行業設計部門、工程部門是最基礎的空間數據，是為規劃設計、工程施工、管理、行業應用服務的基礎。如我省大力推進的數字龍江建設就大量使用航空遙感數據獲取基礎地理數據，節省了大量人力物力。目前航空攝影測量已成為基礎地理數據采集的基本手段，已形成了具備一定規模的產業，為多個行業應用部門服務。

（二）土地資源和礦產資源。土地資源是不可再生的寶貴資源、是城市賴以發展的基礎。城市的規劃發展、土地開發利用和土地資源的保護是城市管理、城市經營的主要內容。應用航空遙感技術進行大比例尺土地詳查，編制土地利用現狀圖、土地利用變更圖，及時更新地籍資料、增強地籍資料的構造、建造年份，提供違法用地的發生時間和土地類型，鑒定和辨別相關證據，輔助土地執法監查。

（三）環境遙感監測。環境遙感監測主要包括對區域生態環境、水環境、大氣環境、城市環境等方面的遙感調查和評價。區域生態環境遙感監測常用近紅外、紅、綠波段合成的圖像為標準假彩色影像（如 TM432/ MSS754），充分利用了對植被和人工建筑敏感的波段，通過影像判讀，可以對對土地利用、植被覆蓋情況進行有效的分析。

水環境遙感監測是將航空彩色紅外圖像和熱紅外掃描圖像相結合的方法，調查現有河道功能及河道、湖泊重點污染源的位置、污染源類型、分布特征、污染范圍及程度等，編制河道污染源分布圖，分析評價污染危害和水環境狀況；

城市環境遙感監測是以航空熱紅外圖像為信息源，查明城市下墊面熱輻射結構類型，特別是高溫熱源點的分布及其強度，編制城市熱島強度分布系列圖，研究熱輻射的形成機理以及下墊面輻射溫度與空氣溫度的對應關系，分析城市熱島效應與城市建設的關系以及對城市環境的影響。

三、國內航空遙感的應用發展趨勢

新一代數字航空遙感傳感器的高分辨率、高光譜、高探測性能和數字化的處理特征為未來的航空遙感應用提供了更為廣泛的前景。其發展趨勢有以下幾個方面：

（一）成果產品的數字化、實用化

所有的新型航空傳感器如：面陣CCD數字航空相機、面陣CCD超光譜成像儀、實用模塊化成像光譜儀、測試雷達、三維成像儀等獲取的遙感信息都是數字成果，經處理可以直接加工成為各種數字產品，直接為信息化建設的各行各業提供基礎地理信息產品和影像產品，如數字國土、數字流域、數字城市、數字社區等。同時隨著傳感器性能的不斷改進，各種產品將更為實用化。

（二）專業應用的細分化與集成化

由于傳感器種類的多樣化、遙感平臺的多樣化，可以針對特殊的專業應用采用專業的傳感器獲取數據、實現專業化應用目的；同時由于傳感器發展的小型化，可以在一個平臺上同時安裝多個傳感器，實現多傳感器、多功能、多用途的綜合集成，為航空遙感技術的綜合應用降低數據獲取成本，提高應用效率。

（三）由定性應用發展為定量化應用

現有的遙感信息基本可以提供研究對象的位置和屬性，即定位和定性問題，從而為我們的應用提供相對在空間的位置、分布、范圍、相互之間的關系，同時分析研究對象的特征、類型、屬性，進而研究相互之間的關系和規律，得出相關結論，為專業應用和決策支持提供依據。隨著新型的數字傳感器的實用化，多樣化的航空遙感數據源，豐富細分的高光譜特征，并與高分辨率的衛星遙感數據融合，使得航空遙感的應用可以研究相對的位置、研究并作為GIS的基礎數據源進行各種應用分析、統計和動態監測，滿足更為廣泛和更高目標要求的應用需求。

參考文獻：

[1]趙英時.遙感應用分析原理與方法[M].北京：科學出版社，2003.

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關鍵詞 高等院校；遙感課程；教學；教材；教學方法；實驗

中圖分類號 G642 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0288-02

遙感技術是20世紀60年代興起并迅速發展起來的一門綜合性探測技術，它是建立在現代物理學（光學、紅外線技術、微波技術、激光技術、全息技術等）、空間技術、計算機技術以及數學方法和地學規律基礎之上的一門新興科學技術[1]。遙感是現代空間信息獲取與更新最重要的技術手段之一，已被廣泛應用于測繪、地球科學、國土、城市建設、農業、林業、環境、氣象、海洋等諸多政府部門和社會、經濟領域[2-3]。隨著遙感技術越來越廣泛而深入的應用，自20世紀80年代以來，我國各高等院校紛紛開設相關專業和課程[4]，引導學生利用遙感技術解決自身專業領域的相關問題[5]。資源環境科學專業開設了遙感概論課程，作為一門專業基礎必修課，該課程的內容在本專業其他n程上均有涉及或應用，比如土地利用規劃學、土壤地理學、地理信息系統、普通地質學等[6]，本課程的學習效果直接影響后續課程的學習乃至學生將來的就業，其重要性不言而喻。但是在課時有限、教學資源相對短缺的情況下，如何教好并讓學生學好這樣一門理論性和技術性都很強的課程，需要對教學中的各個環節進行探析。

1 遙感課程教學探析

1.1 教材選擇

隨著計算機技術、空間技術和信息技術的發展，遙感作為一門新興的科學得到快速發展。目前，有關遙感方面的教材很多，但是各類教材內容和重點各具特色，又各有其局限性，并且由于出版周期等的限制，其內容始終與最新的遙感衛星發展有一定的差距[7]。本專業一直選擇《遙感導論》[8]作為教材進行講授，該教材是由高教出版社出版的面向21世紀課程教材。但是該教材自出版后并未再版，因而存在對實際應用和學術前沿關注不夠的弊端，故根據資源環境科學專業的培養目標和學生的就業領域精選了幾本輔助教材，并整合教材內容進行講授。輔助教材選擇的是《高光譜遙感-原理、技術與應用》[9]《環境遙感監測與應用》[10]《遙感基礎與應用》[11]等。最新出版的教材《遙感原理與應用》[12]讀者評價很高，也可以作為輔助教材。以上教材與專著的出版時間相對較晚，基本涵蓋了遙感技術的最新發展及應用的最新領域，并結合了資源環境科學專業的實際應用，對主講教材起到了有益的補充。當然備課時還需要到相關網站查閱最新的參考信息，了解遙感衛星的最新發展動態[7]。

1.2 教學內容

資源環境專業并沒有設置很多關于計算機知識、測繪知識以及空間科學、信息科學等方面內容的課程，這就給遙感課程的教學帶來相當大的困難[13]。資源環境科學專業開設遙感課程的目的主要是要求學生通過學習該門課程能夠掌握遙感基礎知識，并學會將這一先進技術應用于資源環境領域，比如資源調查與環境監測等。因此，根據遙感課程教學目標和學生的實際情況，對涉及較多物理、數學、計算機、測繪和空間科學的電磁輻射、遙感成像原理及圖像處理的各種算法等純理論的內容進行簡化、精講。而對于學生感興趣，并與實際應用結合緊密的資源環境遙感專題應用方面的內容適當增加課時，結合實際案例進行剖析，將理論與實際應用結合進行詳細講解，并進行實時演示，讓學生掌握遙感技術實際應用的流程，增強學習興趣，并為后續遙感實驗課程的順利開設做鋪墊。比如講解土地利用遙感監測專題時可以結合科研課題，以洛陽市的土地利用遙感監測為案例，從數據收集、資料整理、技術路線與方法、結果分析幾個方面進行講解和演示，讓學生對于遙感圖像處理方法及信息提取，比如幾何精校正、波段組合、增強處理、圖像融合、圖像分類等有進一步的了解，并對前期所學基礎知識進行復習，對于遙感技術的專題應用有切身體會，從而增強學生的學習興趣。

1.3 教學方法

作為現代教學方法之一的多媒體教學法，具有信息容量大、表現形式多樣、圖文并茂、聲像并舉、直觀明了等傳統板書無法比擬的優勢[6]。但是，教學過程中存在教師過分依賴多媒體教學的情況，比如將教材內容原版搬至PPT，沒有進行取舍，然后教師對著PPT進行“滿堂灌”式的講授；而學生在教師這種方式的教導下，被動地接收，缺乏思考，存在教學內容難以被消化、吸收的現象。要改變教師“眉飛色舞滿堂灌”、學生“呆若木雞聽”的現狀，就必須在利用課件教學時，創造性地運用教師與學生“雙向互動式”和“討論式”的教學法，設法讓學生參與教學過程，發揮其主體性作用[14]。比如進行圖像增強處理內容講解之前，教師可以鼓勵學生進行分組，課后以小組為單位通過教師提供的網站免費下載學校或者其他熟悉區域的遙感圖像，然后查閱資料以多種增強方法對同一遙感圖像進行處理，比較各種增強處理后遙感圖像的變化及特征，并進行總結，準備好PPT課堂匯報和討論。在教師課堂講解“圖像增強處理”內容時，可以選擇一組制作美觀且內容較全面的PPT由學生進行現場匯報，然后全班學生和教師一起參與討論，之后教師總結存在的問題，有針對性地進行詳細分析、講解，這樣不但調動了學生作為學習主體的能動性，也增強了學生的學習興趣及主動性，并且通過學生自己查閱資料解決問題的學習過程，最終的教學效果遠優于被動式接收知識。

1.4 實驗環節

實驗教學不但是遙感課程教學的重要組成部分，而且是學生實踐技能培養的關鍵環節[15]。目前，國內缺乏普適性較強的遙感上機實驗課程教材，這是各大院校遙感課程教師普遍的感覺，因而各大院校使用的實驗教材多為自編[16]。資源環境科學專業的實驗教材是教師根據現有的實驗條件、學生的實際情況自編的。對于驗證性的實驗，教師只需要將必要的步驟在實驗教材中體現出來，而沒必要將每一個步驟細化，這樣實驗教程既起到了提綱挈領的作用，也給學生提供了思考的余地。實驗課設置的時間最好在理論課講授完之后的1～2周進行，這樣學生既可以對上課講授的內容進行復習，又可以通過上機操作對遙感圖像處理過程加深理解。最后必須增設一個綜合性專題實驗，將遙感預處理、增強處理、分類及野外調查、現場解譯、專題制圖等知識串聯起來。鼓勵學生課外查找資料，自己確定具體的專題實驗項目，然后在教師的輔導和各小組成員通力合作下完成資料的收集、技術路線和方法的確定、野外調查和解譯、專題圖的制作。通過綜合性實驗的完成，學生不但對所學的遙感知識有了更多的了解和理解，而且可以掌握遙感技術解決實際問題的流程。最后，教師對學生的實驗結果給予中肯的評價與鼓勵。

2 結語

遙感是一門涉及多學科知識的綜合性課程，其理論性、技術性和實`性都很強。本文僅對資源環境科學專業遙感課程教學的4個核心環節進行了深入的探討，對于本課程的教學方法今后還將繼續在教學過程中進行學習和研究，以便進一步提高學生的積極主動性和學習興趣，改善教學效果，提高教學質量。

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關鍵詞：地質學；現代農業；交叉學科；促進；服務

Abstract: In order to promote modern agriculture scientifically and fast development, must fully understand the foundation of agricultural development -- land, land quality depends on the soil beneficial harmful element abundance, while the soil is composed of clastic rocks formed by geology, regional soil formation and composition determined by relying on the background of rock geological environment system. Therefore, development geology application in the field of agriculture, applied geology theory and a new round of land resources survey results for the modern agriculture service, in recent years more and more attention, learning and agronomy combination will vigorously promote the transformation of traditional agriculture to modern agriculture.

Key words: geology; modern agriculture; interdisciplinary; promote; service

中圖分類號：TU文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）01-0020-02

農業自古以來就與地質有著千絲萬縷的關系，無論現代農業抑或傳統農業，基礎都是土地資源，而正是地質作用造就了農業的基礎——土壤，區域土壤的形成取決于所依托的背景巖石地質環境體系，不同巖石背景形成的土壤中富含有益有害元素的豐度不同，它決定了其上賴以生存的植物類別及其所能吸取的營養成分。

隨著傳統農業向現代農業轉化，應用地質學研究方法和手段促進農業發展越來越受到重視，使農業地質學這門交叉學科得以蓬勃發展。

1.地學與農學的聯姻——農業地質學

地質科學與農業科學相結合衍生出邊緣學科——農業地質學。其早期研究歷史可以追溯到19世紀中葉，農業地質一詞最早由法魯和李希霍芬提出，經過一百多年的研究深化，其發展路徑大致如下：20世紀前40年里，認為土壤由巖石碎屑演化而來，主要研究農業經營和農學中所遇到的地質問題。20世紀50年代后，隨著全球人口、資源、環境問題的日益突出，農業地質逐漸列入環境地質或生態地質范疇。在中國，20世紀80年代前，主要集中在為農業服務的區域地質、區域水文地質、農藥農肥礦產勘查等傳統地質領域；20世紀80年展為以地層、巖石和地貌等農業背景條件為對象的農業地質研究，探討特產農作物的不同地質背景及其與某些地球化學元素的關系，以及增產途徑[2]；20世紀90年代為建設可持續發展的現代農業和良好的生態環境，逐漸形成了生態農業地質學。

2.地質學在現代農業發展中的作用

隨著地質學研究領域不斷深化和拓展，地質學在農業發展中的應用越來越廣泛，其作用對現代農業的發展的影響也逐漸得到認同和重視。主要體現在以下幾個方面：

2.1已經開展或正在開展的領域

地質學為農業服務近年來已經取得了很多成就，我國在80年代已經開始了小范圍的農業地質調查，1999年開始，浙江、四川、湖北和廣州等55萬平方公里的區域加入了土地基因普查的試驗，對當地農業發展帶來新的思路。2003年以來，國土資源部全面規劃和部署了農業地質調查工作，我省開展的遼河流域農業地質調查不僅對遼河流域生態地球化學環境做了總體綜合評價。

2.1.1區域地質背景研究為農業區域規劃、產業布局提供依據

以巖石學、地球化學、土壤學和農業化學理論為基礎，通過研究地層、巖石、礦物、水文、地貌等環境地質背景因素，以及土壤類型和土壤地球化學條件、元素的背景與豐缺、土壤環境狀況與環境容量，從而揭示地質體的風化、元素遷移、水分供需等與農業生產、農作物產量、農產品質量間的關系，弄清名優土特產的優勢和劣勢地質背景特征，以及不良地質背景的控制性因素，從根本上掌握作物生長的適宜性。

2.1.2利用水文地質適當開采地下水資源，為我省水利建設、農業生產提供保障

根據歷年來水文地質的研究觀測結果，掌握地下水的基本特征及其運動、分布規律，尤其是大型水利工程、礦山開采和大規模地下水開采造成地下水位抬升或迅速下降給農業帶來的影響。研究松散沉積物的水理性質、地下水的垂直分帶及其規律，弄清農業給、排水對土壤理化性狀的影響，為北方干旱地區和鹽堿地利用地下水灌溉提供技術支撐[3]。因而應盡快開展礦區周邊的土壤重金屬普查分析并與背景區進行對比研究。

2.1.3普查和評價礦山開采、尾礦堆積帶來的土地破壞、地面塌陷、泥石流等地質災害對農業的影響，達到有效避讓和防治

地質災害對農業生產生活的影響日益嚴重，由于自然地質作用和人類大規模生產活動，常對周邊地質環境產生影響。因而研究地質災害的自然成因和發展分布規律，研究因地質災害、生態環境災害和不良的社會經濟活動而誘發或導致的各種地質災害（地面沉降、滑坡、泥石流、地下水位升降、土壤沙漠化、海侵與土地鹽堿化等）[4]，以達到預防、治理、減災防災的目的，有效調控農業生態系統。

2.2綜合研究運用大調查成果，進一步拓展新的應用領域

如何更好的應用這些公益性的地質和土地調查成果，打破行業、學科界限，更好的為現代農業和其他行業服務，是一個值得探討的新問題。

2.2.1將國土資源調查和農用地分等調查成果相結合

通過已經接近尾聲的第二次土地資源調查、礦產資源大調查以及農業地質調查，結合已經完成的全國農用地分等定級工作成果，查明土地資源數量和質量狀況，研究區域農業生態環境狀況、農用地質量等級與礦產資源賦存種類、范圍、開發等的相關關系。

2.2.2將區域地質環境遙感調查及監測成果與農作物品種長勢契合分析

多年的地質工作，積累了大量的資料，尤其是近年來開展的遙感、化探等先進手段取得的成果，完全可以應用在農業研究方面。2003~2010年開展的全國區域地質環境遙感調查與監測，首次獲取了一批陸域全覆蓋的大型、整裝、多期次、無縫遙感監測數據, 完成三期衛星遙感地質數據為一體的全國區域地質環境遙感調查與監測信息管理平臺，為全國生態地質環境長期、動態、快速調查與監測，以及成果的社會化服務奠定了基礎。

3.結束語

地質學與農業科學都是以地球巖石圈為研究對象，有著天然的共通點，隨著地質工作服務領域的不斷拓寬，伴隨我國發展現代農業、農村經濟可持續發展及良好生態環境的新要求，國內逐漸開展的農作物適宜種植的調查研究、大區域農業地質環境調查與評價、國土資源大調查等工作，為地質與農業緊密結合提供了契機。

參考文獻：

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[關鍵詞]遙感應用；變化檢測；資源環境衛星氣象學一般流程

一、遙感技術變化檢測應用

1.1 遙感技術變化檢測應用綜述

從1972 年美國發射第一顆陸地資源衛星以來，對地觀測衛星發展迅速，應用領域得到不斷擴大，應用成效也得到不斷提高由于遙感觀測有著信息獲取方式優良，獲取條件相對簡單，實時性、高效性、廣域性以及其他諸多優點，因而如何從遙感觀測所供給的大量數據中提取變化信息，并將這些信息運用于生產生活的方方面面，已經成為目前遙感應用領域中一個亟待解決的問題。

為了解決上述問題，變化檢測技術應運而生。所謂變化檢測技術就是對不同時段的目標或現象狀態發生的變化進行識別、分析的計算機圖像處理系統，包括判斷目標是否發生變化、確定發生變化的區域、鑒別變化的類別、評價變化的時間和空間分布模式。在遙感技術幾十年的發展歷程中，變化檢測技術的研究成了各地專家學者研究的一個重要的課題。在計算機圖形學、空間探測技術以及其他與遙感有關的諸多領域蓬勃發展的帶動下，世界各地學者跨國、跨領域的交流合作下，基于遙感影像的變化檢測技術迎來了一個高速發展時期。然而就目前的技術與設備而言，目前所采用的任何一種變化檢測方法都具有其局限性。在下文中，我們將就各類方法的局限性與優越性進行討論，了解其特點與所適用的領域。

1.2主流變化檢測方法及優缺點

隨著數十年來各國學者跨學科跨領域的合作交流，遙感相關學科的蓬勃發展，作為土地覆蓋利用監測的關鍵技術的變化檢測方法日益繁多。可以將遙感影像的配準方式以及變化檢測的數據源作為劃分依據，將目前主流的變化檢測方法分為兩大類、七種方法。第一類是先進行圖像配準后變化檢測的方法；第二類是變化檢測與圖像配準同步進行的方法。或者，可以按照是否需要進行實現分類作為劃分依據，將變化檢測方法劃分為兩類：即直接比較變化檢測法、分類的變化檢測法。

二、遙感技術在資源環境中的應用

2.1遙感技術應用于資源環境監測中的必要性

自第一次工業革命以來，經濟發展與環境保護、資源開發和可持續發展之間的矛盾便已經存在，且受到世界經濟的不斷發展以及后續兩次工業革命的影響，人與自然、人與資源的矛盾日益加劇。如何處理與社會發展相共生的資源匱乏以及環境惡化，成為人們不得不面對的一個問題。然而一直以來，兩道天塹阻隔在資源環境問題處理的面前，即如何全面而快速地獲取資源環境變化信息，以及如何高效高精度的處理這些數據。直到20世紀60年代，隨著空間探測技術的發展以及大數據處理技術的日漸成熟，遙感技術進入了人們的視野之中。遙感技術以其觀測的廣域性、數據獲取的綜合性、資料采集與數據處理的高效性、處理結果的高精度性等優勢成了現如今，局部乃至全球資源環境數據獲取與處理的重要手段。

2.2遙感技術應用于資源環境的優越性

遙感技術對環境研究來說，其優越性可歸納為“高、遠、多”。

高，遙感影像從高空對地面目標進行觀測，所受的遮蔽少，視野開闊，觀測范圍大，鳥瞰全局，從而使遙感影像更加完備而全面的實現地面觀測。

遠，遙感技術能夠不直接接觸被測物體，遠距離的獲取地物的幾何與物理信息，對目標地物及其所處的環境不造成干擾，使得獲得的數據更加客觀可靠。

多，包括多點位、多譜段、多時相、多高度的遙感影像和“多次增強”的遙感信息。

總的來說，遙感技術應用于環境資源中，可以為用戶提供時空連續性的區域性同步信息。這些信息具有綜合性、系統性與同時性，而這也恰恰是遙感技術區別于其他技術，在資源環境中的應用所具有的優越性。

2.3遙感技術在資源環境中的發展趨勢

遙感影像獲取技術方面，隨著高性能新型傳感器的研制開發水平的提高以及環境資源遙感對高精度遙感數據要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛星遙感影像獲取技術的總發展趨勢。遙感技術在資源環境中的應用主要呈現以下五個大的發展的趨勢：

2.3.1 遙感影像獲取技術蓬勃發展

2.3.2 數據處理系統呈現高速性、大容量性和高精度性的特點

2.3.3 4S技術（GIS、GPS、RS、ES）技術呈現集成化、一體化的發展趨勢

2.3.4 遙感信息模型與遙感信息處理方法的逐步發展完善

2.3.5 國家環境資源信息系統以及環境遙感應用系統的建立

可以預見的是，遙感技術在資源環境中的應用在未來的發展中，功能模塊集成化、技術科學化、數據處理智能化、檢測科學化等特點將更加明顯。隨著遙感技術以及相關學科的發展，在未來的生產生活中，遙感技術必將更加深入而廣泛地應用于資源環境資料的獲取與處理，以其獨特的優越于生產生活。

3 遙感技術在氣象學中的應用

3.1遙感技術應用于氣象學的優越性與局限性

大氣遙感作為遙感技術數十年間發展最為迅速的新興學科，在大氣科學中一直發揮著重要作用，是現今氣象學的支柱學科之一。隨著氣象學的研究與發展，氣象學對全球范圍以及區域范圍的大氣特征的觀測越來越強調其時空連續性。且由于氣象學研究的主要對象無法直接接觸，或直接接觸難度大，遙感技術作為一種不直接接觸被測物體，即可獲得其物理幾何特性的觀測技術，顯示出了其獨特的魅力。另一方面大氣物理學、近代電磁學、計算機及其相關學科的發展，傳感器等硬件O施的完善，都進一步地推動了遙感技術在氣象學中應用的深度與廣度。

大氣遙感是利用遙感器傳感器所監測到的監測大氣結構、狀態及變化，不需要直接接觸目標而進行區域性的跟蹤測量，能夠快速地進行污染源的定點定位，從而獲得全面的綜合信息得一門遙感技術。安置在遙感平臺上的傳感器通過對大氣光譜特性的觀測，可以將無法由遙感手段直接得到的各氣體成分以及其他的各個物理量判讀出來。遙感技術所用的探測波段廣，可以根據不同大氣成分的電磁波譜特性，選用合適的波段進行監測。同時，由于遙感平臺上所搭載的傳感器對于各種波譜的探測寬度與靈敏性遠高于人眼，故可以探測到人眼無法識別的對象。遙感測量獲得的原始影像能夠給氣象學研究提供更多的原始數據，而遙感影像的后續處理則能將所獲取的大量數據轉化成有益于氣象研究的信息。

然而，受限于當前遙感技術的發展水平以及軟硬件設備的技術條件，遙感應用于氣象學中所獲得的衛星云圖分辨率有限，同時由于除觀測對象外其他大氣成分干擾，攝取的影響將會產生這樣或那樣的為誤差，嚴重的影響測量精度，降低了遙感影像所獲取的氣象學資料的可靠性。

3.2遙感技術應用于氣象學的幾個實例

3.2.1有害氣體的監測

有害氣體通常指人為或自然條件下產生的二氧化硫、氟化物、乙烯、煙霧等對生物有機體有害的氣體。但用遙感技術對大氣中的某一成分進行觀測時，我們往往不能直接對其進行觀測。但是，@并不意味著遙感技術不適用于該類觀測。我們可以利用所觀測成分特定的電磁光譜特性間接地監測該成分的分布以及變化情況；或者我們可以通過觀察這些不易直接觀測的成分對其他地物的影響，以達到對目標成分追蹤觀測的目的。比如地表硫化面，酸雨對植物的腐蝕情況等等。

3.2.2城市熱島效應監測

城市熱島效應是城市中的空氣溫度高于城市周圍郊區的溫度，故形成了從城市流向郊區的一種環流。與有害氣體監測相類似，城市熱島效應監測同樣采用了間接監測的手段。我們知道到，植被覆蓋率與植被覆蓋種類和城市熱島效應的影響范圍存在很強的相關性。通過比對城郊的植被變化，就可以得到城市熱島到效應的影響范圍。當然，我們也可以通過直接比較不同時相的遙感熱紅外影像直接得到城市熱島效應的日/年變化規律。

4 遙感技術應用的一般流程總結

遙感技術應用的一般流程：

隨著遙感技術應用領域的日益廣闊，各個學科與遙感技術的聯系逐漸加強，遙感技術的規范化、流程化成了大勢所趨。如何建立一個普遍適用的大體操作流程，成了我們現在急需解決的問題，筆者根據平時所學以及匯總眾多的資料，現提出自己的觀點。

4.1利用遙感平臺上的傳感器對目標地物進行觀測，實現數據的獲取與輸入。

4.2采集光譜特征，并依照光譜特征建立模型，并對模型進行評估，以此作為是否重建模型的依據。

4.3利用所建立的模型對采集到的數據進行處理，可分為三個流程：（1）建立數據處理流程；（2）選擇各個環節所采用的數據處理方法；（3）輸入所需處理數據并配置相關參數。

4.4獲取處理后的數據，并對數據進行后續處理。

5 存在的問題及展望

5.1存在的問題

遙感技術經過數十年的發展，已經成為一個十分完善的學科體系，應用于生產生活的方方面面。然而，在現階段的技術條件的限制下，遙感技術仍然需要面對一些技術上的挑戰。

首先是遙感技術發展的過程中，尺度與角度的問題。由于用不同空間分辨率獲取的圖像間沒有簡單的平均或平分對關系。[16]傳感器的分辨率與地物的輻射值并不滿足線性相關。同時，由于傳感器所接收到的輻射信號具有多源性和多時性，這就給數據的幾何配準帶來了不便。另一方面，雖然隨著人工智能與計算機圖形學技術的發展，遙感信息的提取效率越來越高。然而由于技術條件以及軟硬件條件的限制，遙感信息的自動提取仍然是我們急需解決的問題。最后，隨著時間維度的加入，遙感數據變得異常復雜。如何實現對四維數據進行同化，是我們不得不面對的問題。

5.2 對遙感未來的展望

遙感技術方興未艾，即使是發展到現在，仍然有著巨大的發展潛力。無論是空間探測技術的進步，還是傳感器的更新換代，都將極大地促進遙感技術的發展與繁榮。展望未來，我們可以發現遙感技術將呈現以下幾個特點：

5.21隨著傳感器的更新換代以及遙感技術更高精度的要求，衛星遙感將呈現高分辨率、高精度的發展趨勢。

5.2.2隨著雷達技術的發展與廣泛使用，各式雷達傳感器的廣泛使用，遙感技術走向全天候、全時段的新階段。

5.2.3熱紅外遙感技術的大力推廣使得遙感技術對于與地球表面熱量有關的地物及其變化的監測進入了一個新的高度。

5.2.4 4s技術的發展使得遙感技術呈現集成化一體化的趨勢。

5.2.5數字地球概念的提出，使得遙感技術與其他相關學科在全球層面上實現了一體化、系統化、聯系化，構成了一個有機的整體網絡。

結束語

自19世紀60年代遙感誕生之日起，數十年來，遙感技術在變換檢測、資源環境信息獲取與處理等諸多領域一直發揮著重要的作用。當然，任何技術都不是萬能的，都有其局限性。然而遙感技術盡管經過了數十年的發展，但其應用前景依舊廣闊。尤其是隨著深空探測技術、圖像處理技術、波譜分辨技術等相關領域學科的不斷發展推進，遙感技術更是展現出來前所未有的生機，筆者限于所學知識有限，無法對遙感技術進行更深層次的專業化討論，但我們相信，遙感技術的前景一定是務必廣闊的。

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篇9

關鍵詞：農情遙感；“三農”金融；農產品價格

影響農業生產和農民收入的主要因素是農產品單產、種植面積和價格。對涉農金融機構而言，構建氣候信息的收集和應用體系，能夠有效預測產量及價格走勢，對深化三農金融服務具有重要意義。和傳統農情信息收集渠道相比，日益成熟的農情遙感技術具有成本低、覆蓋面高等優點，在農業生產、涉農金融服務等方面具有廣闊的應用前景。本文擬分析農情遙感技術在“三農”金融服務中的應用，并提出若干對策建議。

一、 氣候信息是搞好農業相關金融服務的重點

農作物生長的氣候條件（主要是溫度、降雨、光合作用等）、種植面積等決定了農產品的產量，進而影響農產品價格走勢。前瞻性地監測糧食主產區的氣候信息，能夠有效把握市場動向。在這方面，全球主要涉農企業（包括糧商、大型農場等）以及金融機構（農產品期貨交易商、涉農金融機構等）都進行了積極探索，并建立了系統的農業氣象及種植情報收集、農產品產量和價格分析預測體系。

美歐主要糧商建立了遍布世界的農業信息網絡。通過系統地收集和分析世界各地氣候、農作物生長情況、消費和經濟形勢等信息，先于市場掌握主要農產品生產、收成和消費全貌，并通過全產業鏈經營、糧食衍生品交易等策略，將自身經營風險控制到最低。例如美國嘉吉公司（Cargill）通過實時收集各地溫度、降雨量、極端天氣、降雪量、日照等檢測指標，借助評估模型來預估天氣因素對產量、收入和利潤的綜合影響，并開展相關風險管理（陳佳，2015）。

除糧商外，主要涉農金融機構也重視氣候信息在金融服務中的應用。國際金融機構先于市場掌握農產品市場信息，推動農產品相關的投資、交易和避險等業務運作，并以此獲取超額收益。2012年，高盛在糧食投資中賺取了4億多美元。為數眾多的農產品對沖基金通過聘請氣象專家，或通過商業氣象咨詢機構獲取氣象信息，作為預判市場走勢的重要依據。據統計，美國已有數百家商業氣象資訊提供商；AccuWeather作為其中的佼佼者，已成為多家涉農金融機構的氣象信息提供商。美國芝加哥商品交易所等機構積極培育氣候衍生產品市場，推出標的涵蓋降雨量、降雪量、溫度、濕度等氣候相關期貨、期權和互換等產品，為氣候風險敏感企業和居民提供避險選擇。

二、 農情遙感監測技術在農情信息收集方面具有顯著優勢

20世紀70年代以來，主要國家和國際組織利用遙感技術具有監測面積大、探測周期短、獲取信息豐富、費用低廉以及可以實現宏觀、動態、快速、實時、準確的作物長勢監測和估產等特點，積極推進農情遙感技術，目前已形成了科學完備的體系。我國逐步建立完善了全球農情遙感速報系統（Crop Watch），該系統以遙感數據為主要數據源，以遙感農情指標監測為技術核心，僅結合有限的地面觀測數據，構建了全新的不同時空尺度農情遙感監測多層次技術體系，具備全球典型作物產量監測和農業生產趨勢分析功能，并定期公布《全球農情遙感速報》、《全球生態環境遙感監測年度報告（大宗糧油作物生產形勢）》，為眾多依賴糧食進口、沒有能力開發與運行先進的農情監測系統的貧困國家提供了農情監測服務，為國際社會提供了另一個獨立的信息獲取途徑，對提高透明度，維護國家糧食安全，加強我國在全球范圍內的糧食安全合作具有重要意義。

總體看，農情遙感監測有以下突出優勢：

1. 科學性較高。決定農產品產量關鍵數據如作物種植面積、單產、長勢等，吳炳方等（2010）通過氣象及遙感數據，結合多組方法集得到，形成了獨立的農情遙感信息源。一是作物種植面積。一種方法是通過計算作物種植成數（總播種面積/耕地面積）和作物種植結構（某種作物播種面積/總播種面積），利用耕地面積乘以作物種植成數和作物種植結構就可以得到不同作物的播種面積。另一種方法采用高、低分辨率數據結合的作物面積提取方法，基于時間序列歸一化植被指數（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）數據提取不同作物的特征曲線進行面積估算。二是單產。有的基于遙感信息同化生長模型的作物單產模型估算；有的采用農業環境指標、農情遙感指標和地面農業氣象因子觀測數據，通過農業氣象模型、遙感模型和作物生長模型，采用多種單產預測結果融合計算。三是長勢。Crop Watch主要使用了兩種指標對不同空間單元的作物長勢進行分析，一個是農業環境指標，通過潛在生物量（溫度、光照、濕度等天氣因素對作物生長的潛在影響）來反映；另一個是農情遙感指標，通過植被健康指數，耕地種植比率和最佳植被狀態指數等評估作物長勢。作物長勢監測技術日益成熟，使農情遙感具備了短期預測功能，提前預測糧食生產形勢，這也是農情遙感的最大優勢。此外，利用農情遙感監測長勢的另一個優勢是其基于衛星遙感數據監測結果，可以與往年的作物播種情況和生長形勢進行對比，人為干擾因素較小，可實現全球全覆蓋、多時相的觀測，具有全局性，有效克服地面調查以點帶面、以偏概全等問題，相比統計抽查更全面。

2. 能夠實現不同的廣度和精度要求。以Crop Watch為例，郭華東等（2014）利用不同的環境因子及農業監測指標能夠實現四個范圍尺度的作物長勢、產量和農業變化趨勢，兼顧了預測廣度與預測精度。一是在全球尺度上，利用三個農業環境指標（降水、光合有效輻射和氣溫）以及潛在生物量對全球農業環境進行評估，重點評估全球農業生產形勢和預警風險區域。二是在區域尺度上，綜合利用農業氣象條件指標和農情遙感指標（主要是植被健康指數、復種指數、最佳植被狀況指數和耕地種植比例等），主要實現全球七個洲際主產區的農作物長勢及農田利用強度監測分析。三是在國家尺度上，對總產量占全球80%以上的30個主產國，通過NDV1、作物種植面積、時間序列聚類指標等信息，對玉米、小麥、水稻和大豆四種大宗糧油作物進行生產分析和供應形勢預測。四是在省/州尺度上，加入種植結構和耕地比例指標。我國的作物種植結構主要通過GVG系統由田間采樣獲取，美國和加拿大等國的作物種植結構由主產區線采樣抽樣統計獲取。由此可精確到省級玉米、水稻、小麥和大豆等作物相關信息，具有較高的預測精度。

3. 預測結果較好。主要體現在兩個方面：一是預測指標實行全球驗證。Crop Watch利用全球28個研究區的地面觀測點及中國2000多個樣方的作物單產調查數據，對各農情遙感指標及產量預測進行驗證，及時糾偏。二是產量預測結論清晰、準確性較高。從近幾年的監測報告提供的預測與事后的真實產量驗證看，Crop Watch的預測結果具有較高的可信度。根據Crop Watch2015年5月的預測，全球玉米、大豆全年產量同比分別下降1.3%與1.1%，水稻與小麥產量同比增加1.0%與0.9%（吳炳方等，2015）。

4. 邊際成本較低。傳統農情信息獲取是以農業生產經營戶和農業生產經營單位為對象，采用統計抽樣方法，依賴龐大的調查隊伍、選取觀測點以及購置監測設備等支出，信息獲取成本高、時效性差、覆蓋范圍小。普通企業很難有足夠的人力、物力和財力構建農情信息網絡。借助現有的氣象觀測網、遙感監測體系，只要長期監測和統計預測，農情遙感監測系統可以與往年的作物播種情況和生長形勢的監測結果進行對比，準確反映糧食生產形勢，能夠以較低的邊際成本為包括金融機構在內的企業提供農情信息服務。

5. 災情監測方面優勢明顯。在全球氣候變化背景下，全球極端氣象災害仍可能延續多發、頻發、重發等趨勢，農業生產可能出現大幅波動。20世紀90年代全球極端氣象災害比20世紀50年代高出5倍以上。遙感技術是目前多尺度旱澇監測最有效的手段，能夠及時獲取旱澇災害的強度、影響區域等信息，并結合作物生長不同階段評估災情對產量的影響。比如厄爾尼諾（El Ni？ko）和拉尼娜（La Ni？ka）現象，目前主要通過監測相關觀測區域海溫和南方濤動指數（Southern Oscillation Index，SOI）進行預警，但無法實時跟蹤其影響范圍、持續時間、作用強度等。相對來講，農情遙感能夠密切跟蹤監測其發展態勢，并及時修正對農業產出的預期。

三、 加強農情遙感技術應用，提高"三農"金融服務質量

氣候不僅是氣象領域的研究內容，也是影響經濟的重要因素。1998年美國前商務部長William Michael Daley在美國國會作證時指出，美國經濟中至少有1萬億美元與天氣密切相關。農業受氣候的影響最為直接，包括涉農金融機構在內的相關部門都應該重視氣候問題。借助最新農情遙感技術，能夠不斷提高對全球主要農產品產量和價格的研究和分析能力。

1. 高度重視農情信息工作。金融機構普遍認為氣象方面的研究預測是氣象部門的事，與金融的關系不大。2014年以來的厄爾尼諾事件，正在對全球農業生產造成巨大影響，但涉農金融機構并未充分考量這一事件沖擊。從某種程度上說，金融領域仍將氣候因素視為外生變量，缺乏對農業氣象災害風險和經濟影響的定量分析和動態評估的意識和能力。

近年來，我國大力推進現代農業發展，種養大戶、新型農業經營主體快速培育，農業逐步成為高投入、高產出、高風險的行業。調查發現，種糧大戶因不掌握氣候信息而導致巨虧的例子比比皆是。客戶對金融服務的需求已不僅局限于信貸、結算等傳統領域，對氣候信息支持、農產品價格預測、農業風險整體解決方案等智力密集型服務的要求日益增長。金融機構應及時挖掘客戶需求，持續加強氣象相關研究并提供相應服務。培養一批既精通農業氣象又懂農村金融的復合型人才，能夠深入研究氣候與收成、產量與價格等變量的關系，以及農業災害的影響程度與涉農貸款不良率的關系，并開發相應的產品和服務，滿足客戶的需求。

2. 推動金融機構與氣象、遙感等相關部門合作。目前國內提供農業氣象服務的機構主要有中國氣象局等。中國氣象局提供的農業氣象產品涵蓋大氣監測與預報、氣候監測與評估、生態與農業氣象等領域。其農情信息來源既有氣象和遙感衛星，也有完備的本土地面觀測網絡，農情數據可靠，但缺乏對全球范圍的作物長勢監測產品和基于遙感的作物產量預測。Crop Watch系統自1998年建立以來，經過不斷改進和提高，并大量融合了大氣科學、農業氣象學等相關成果，監測精度和范圍大幅改善，建成了系統的農情分析體系。目前，我國是國際上少數幾個開展全球農情遙感監測的國家。Crop Watch已與歐盟的MARS、美國的Crop Explorer系統并列為全球三大農情遙感監測系統，成為地球觀測組織/全球農業監測計劃（GeoGLAM）的主要組成部分，并為聯合國糧農組織農業市場信息系統（AMIS）提供糧油生產信息。建議涉農金融機構加強與中國氣象局和國家遙感中心合作，爭取人員和技術支持，在Crop Watch的技術框架和分析方法基礎上構建適合自身的農業產量分析和預測架構。

3. 加強農情信息在風險管理中的應用。長期以來，“三農”金融風險管理主要側重客戶和行業等緯度分析客戶的財務能力和風險狀況，并作為信貸投放和風險管理的主要依據，對氣候信息的分析應用較為薄弱。這種只見樹木不見森林的分析體系，難免影響風險管理效果。有必要加強大氣候、大環境的研究和運用，在客戶分析、信貸決策中適當提高氣候信息的權重。可以考慮根據農情預測有選擇地投放信貸資源，將更多涉農資金投向氣候條件好、收成理想的區域和經營主體。盡快建立基于厄爾您諾和拉尼娜等全球氣候周期及暴雨等重大災害性天氣過程和干旱、洪澇等重大天氣災害的預警體系，實時跟蹤監測受災程度和范圍，并采取應對措施，提高農業抗風險能力，保障銀行涉農貸款安全。

此外，農業保險作為一種風險管理工具和國家農業支持保護體系的組成部分，面臨嚴重的道德風險，災害損失難以評估，保險責任難以確定，理賠工作難度大、成本高等技術性難題，金融機構在涉農保險創新、氣候金融產品開發等方面積極性不高，甚至有畏難情緒。利用農情遙感監測技術“快速、獨立、直觀、客觀”的特點，可以迅速、準確的估算災情面積，確保保險業務管理的科學性和高效性，提升農業風險管理能力，防災減災能力，提高農業保險承保理賠核。

4. 提高全球農產品市場的話語權。美國前國務卿基辛格博士曾深刻指出，控制了糧食，就控制了世界上所有的人。近年來，農產品金融化的趨勢日益明顯，農產品價格已不簡單受供求規律的影響，相關金融機構已成為國際農產品市場的主要參與者和定價者。華爾街的投資銀行、對沖基金以及其他金融機構大肆投機糧食市場，開發復雜的金融衍生品（如溫度指數期貨、霜凍指數期貨等）并影響價格走勢；四大糧商等控制全球糧食產業鏈的傳統力量在現貨和期貨交易市場兩邊下注，有的糧商直接成立對沖基金，專門從事糧食炒作。影響糧食供求的氣候信息，大到厄爾尼諾、拉尼娜等全球性氣候現象，小到糧食主產區的局部氣候災害，都可能成為糧價漲跌的推手，小事件引發糧價大波動的蝴蝶效應屢見不鮮。我國涉農金融機構，應在及時獲取全球農情信息的基礎上，加強國內主要糧食企業合作，提高在全球糧食市場的影響力。一是積極爭取全球糧食定價權。作為全球重要的農產品凈進口國，中國需求已成為部分農產品價格波動的重要因素。根據農業部的數據，2014年我國糧食進口總量約1億噸，其中大豆進口達到了7 140萬噸。國際糧價波動已成為中國糧食安全的重要影響因素。可考慮推動有關方面密切合作，通過適當的策略、產品和渠道，降低農產品進口的價格風險。在能力和條件具備的前提下，國內金融機構可與國內糧食巨頭（中糧集團、中儲糧等）及氣象服務機構合作成立農產品交易機構，適當參與糧食衍生品交易。二是吃透全球糧食金融化問題。有必要深入研究西方涉糧金融機構的操作手法和運作模式，評估農產品產量預期、能源價格、天氣變化、氣候災害、運輸風險等對價格走勢的影響路徑，并采取適當的應對策略。三是及時農產品相關報告。農行等主要涉農金融機構應借鑒全球先進同業的做法，加強氣候和農產品市場研究，定期或不定期面向全球水稻、小麥、玉米、大豆、棉花等主要農產品分析報告，提高市場影響力。

參考文獻：

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基金項目：中國博士后科學基金（項目號：2015T80160；2014M550912）。

篇10

關鍵詞：氣溶膠光學厚度；近地面“干”消光系數；可吸入顆粒物；衛星遙感監測分布圖

1 研究背景

現今社會經濟發展迅猛，對資源大量消耗的同時也對大氣環境造成了嚴重破壞，社會、經濟的可持續發展也面臨著不同程度的挑戰。霧霾天氣越來越嚴重，影響著人們的身體健康。因此，當前日益惡化的環境問題，越來越受到政府和民眾的關注[1]。選擇及使用有效合適的監測方法，對監測方法的思考研究也促成對大氣污染監測的技術和方法不斷地改進和發展，并在環境污染治理中發揮著重要的作用[2]。

大氣顆粒物（亦稱氣溶膠）是指分散在大氣中的固態或液態的顆粒狀物質，其半徑大約為0.1～10 μm，大氣氣溶膠是影響城市空氣質量的主要污染物，對局地甚至區域性環境產生危害[3]。按照空氣動力學直徑（Dp）劃分，大氣顆粒物包括總懸浮顆粒物TSP（Dp≤100 μm）和可吸入顆粒物PM10（Dp≤10 μm），其中PM10又可分為細粒子PM2.5（Dp≤2.5 μm）和粗粒子（2.5 μm

環境一號AB衛星于2008年9月成功發射，環境一號AB星的載荷包括CCD傳感器、紅外相機和超光譜成像儀。AB星分別攜帶兩臺寬覆蓋多光譜CCD相機，聯合工作可以共同完成對地刈寬為720 km、分辨率為30 m、4個譜段的推掃成像[8]。HJ-1A/B的這種較高空間、時間分辨率和寬覆蓋等特點[9]，比較適合于進行大氣污染遙感反演的研究。

研究從HJ-1的CCD數據出發，利用暗目標法反演出AOD并制作了AOD分布圖，AOD經過標高訂正和濕度訂正，得到近地面“干”消光系數（AODSEC-RH），AODSEC-RH與地面觀測站點PM10比較分析，建立了AODSEC-RH與PM10之間的模型關系，根據AOD與AODSEC-RH以及AODSEC-RH與PM10之間的關系，對AOD分布圖經過波段運算得出PM10衛星遙感監測分布圖。

2 研究區概況

研究對象是鄭州市的主城區，即選擇的區域為鄭州市轄區，鄭州市區面積600km2，位于東經112°42′～114°13′，北緯34°16′～34°58′之間，鄭州市的東西寬166 km，南北長75 km。

鄭州市北臨黃河，西依嵩山，東南為黃淮平原，東面是開封市，西面為洛陽市，南面是許昌市，北面為焦作市和新鄉市。鄭州市屬北溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季晴朗日照長，冬季寒冷少雪（圖1）。

3 數據

在研究中使用了各種數據包括環境衛星數據、氣象數據以及地面監測站點的觀測數據。

3.1 環境衛星數據

所選擇的環境衛星數據為2015年4月28日的HJ-1的CCD數據。

3.2 監測站點數據

鄭州市設立了8個環境空氣質量地面監測站點，這8個監測站點分別是：市監測站、煙廠、醫學院、鄭紡機、銀行學校、供水公司、四十七中、十一中（圖2）。

3.3 氣象數據

結合環境衛星數據的日期，選擇了相應日期的氣象數據。氣象數據包括了風速（風級、風向）、相對濕度和能見度數據。

4 研究方法

4.1 HJ-1反演AOD

以2015年4月28日的HJ-1的CCD稻菸例利用暗目標法進行了大氣層氣溶膠光學厚度（AOD）的反演，反演的AOD結果制作AOD分布圖如圖3所示。

圖3中左邊的圖例標示了AOD的值，不同的色調深淺代表了不同的AOD取值范圍，從圖例中數值所標示的顏色可以看出，淺色代表AOD值的較低的值，較深代表AOD值位于中間的值，最深代表AOD值的較高的值。

4.2 AOD的訂正

AOD進行標高訂正和濕度訂正，得到近地面“干”消光系數（AODSEC-RH）。

4.3 AODSEC-RH與PM10觀測值比較線性相關性

根據8個監測站點的經緯度坐標（表1）取AODSEC-RH值的平均值與8個監測點的PM10實際觀測值進行對照比較（濃度值的單位均為μg/m3）。

日期回歸模型R2

2015年4月28日y=1.068x+4.5790.798

通過AODSEC-RH與PM10觀測值比較散點圖（圖4），得出了PM10與AODSEC-RH之間的回歸模型，PM10-AODSEC-RH回歸模型為y=1.068x+4.579，R2為0.798，說明PM10與AODSEC-RH之間具有很好的相關性。

4.4 PM10衛星遙感監測分布

在2015年4月28日的AOD分布圖前提下，根據AOD與AODSEC-RH以及AODSEC-RH與PM10之間的關系，對AOD分布圖利用ENVI的波段運算得出了2015年4月28日的PM10衛星遙感監測分布圖。

2012年3月1日的新國標（GB3095-2012）中規定，PM10的濃度限值（μg/m3）可以按一級標準50、二級標準150進行劃分。

依照上述的標準，按一級標準50、二級標準150為節點，分類了2015年4月28日反演的PM10，重新得出了衛星遙感監測分布顯示如圖5。

圖5中依照圖中右上方的圖例所示，PM10濃度值依照由低值向高值遞增。

5 結語

由HJ-1的CCD數據利用暗目標法反演出AOD并制作了AOD分布圖，AOD經過標高訂正和濕度訂正，得到近地面“干”消光系數（AODSEC-RH），AODSEC-RH與地面觀測站點PM10比較分析，建立了AODSEC-RH與PM10之間的模型關系，根據AOD與AODSEC-RH以及AODSEC-RH與PM10之間的關系，對AOD分布圖經過波段運算得出PM10衛星遙感監測分布圖。

制作PM10衛星遙感監測分布圖可以得出城市的PM10的空間分布，這硬喚鍪鉤鞘心詬鞲齙胤降奈廴廄榭瞿芄黃就妓禱埃一目了然；而且也為城市PM10污染物時空分布變化研究提供數據方面的支持，對于進一步地研究城市的污染源以及區域輸送等方面具有重要的意義。城市的PM10衛星遙感監測分布圖對城市進行大氣污染的治理能夠提供幫助，為有效地改善城市的大氣污染環境做出積極的貢獻。

參考文獻：

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