就在天上盯着你:遥感技术的6大实际应用
遥感技术离我们的生活并不遥远,监测秸秆焚烧、监测尾气排放……它的应用已经和人们的生产生活息息相关了。快来认识生活中的遥感技术应用吧。
听说过遥感吗?貌似就像它的名字一样离我们十分遥远。其实,遥感技术离我们的生活并不遥远,它虽然大部分时间都在“天上”,但是,它能在你焚烧秸秆的时候“悄悄”记录下来你的行为,能看到你是否侵占了城市绿地,它也能帮助国家勘探稀有的稀土矿藏……遥感技术看似离我们十分遥远,但它其实就在我们的生活中。
遥感技术是用间接的非接触的手段来获取目标状态信息的方法,一般指的是人造卫星或飞机对地面的观测,通过电磁波(包括光波)的传播与接收,感知目标的某些特性并加以分析的技术。听起来很“高大上”吧?小编就带你来认识生活中的遥感技术应用吧!
1.污染物排放遥感监测数据可作执法依据
“偷偷”开高排放的汽车不会被发现吗?在晚上开柴油车冒出的黑烟没人能看到吗?如今有了遥感监测,“那都不叫事儿”。
在天津,为了有效控制机动车排放有害气体,除了环境保护部门可以在道路上随时抽查机动车排放污染物情况,还可以通过遥感监测获取数据,并且通过这种方式获取的数据如果无争议还可作为环境执法的依据;如果有争议,当事人可以申请采取其他监测方式进行复测。那么这种遥感尾气监测系统是如何实现监测的呢?
青岛尾气遥感检测车上岗 0.7 秒测出尾气超标车辆
广东省科学院自动化工程研制中心主任郭华芳介绍说,传统的汽车尾气测试方式是将车停在原地,然后用仪器对尾气进行测试。但这种测试方式代表性较差,难以真实反映实际排放情况。而遥感监测实际上是实验室光谱分析技术的延伸,又称为长光程吸收光谱法,这种方法可以进行远程、实时、在线监测,能更准确地反映大气污染物的状况,所以,将其应用到汽车尾气的检测中也很有优越性。
当然,这种遥感监测不是由卫星来完成的,它是设置在路边来实现遥感监测的。激光器发出光束通过尾气,经对面的回射器反射回来,经过分析测量后,就可以获得尾气中各种被测气体的平均浓度了。
2.检测秸秆焚烧
烧秸秆是处理废弃农作物最常用的手段,但是,如果一味地焚烧不仅会产生大量的有害气体,还会造成资源浪费。多年来,烧秸秆的监管问题一直得不到有效改善。在今年湖北省刚刚结束的“两会”中,提出政府“出手”才能有效遏制秸秆焚烧问题。湖北省政府利用卫星监测秸秆焚烧火点,对于非法焚烧行为进行科学分析和有效控制。根据卫星监测数据显示,湖北省2014年秸秆焚烧火点为133个,较2013年大幅下降约67.5%(2013年为409个)。可谓数据明确,成效显著。
湖北孝感,收割后的小麦秸秆在田间被焚烧,火光冲天
遥感不仅能够监测出具体火点的位置,还能对烧秸秆所造成的空气污染情况进行配合分析。首先,要用专业的提取和分析工具对火点进行勘探和信息提取,再通过专业的计算方式设置若干数据来实现热异常的勘探,主要包括火点确定、耀斑滤除等。当数据收集完毕之后,再根据环境监测部门提供的空气质量数据进行比对,利用专业的分析法(如GIS缓冲区分析法)进行处理,就可以得出秸秆焚烧范围对环境空气质量的影响了。这一系列过程虽然繁琐,但是步骤十分清晰,污染源也是显而易见的。
3.遥感数据中的鄱阳湖
2015年1月31日,鄱阳湖标志性水文站点星子站水位为8.01米,逼近8米的极枯水位。受降水偏少,上游来水减少等因素影响,鄱阳湖出现持续低枯水位。而2014年10月的监测数据显示,鄱阳湖水位比历史同期却还要偏大。湖水的面积不仅关系着沿岸居民的生活用水,还是气候变化研究、生态环境评估和宏观调控分析等不可或缺的重要基础信息。所以,河流域湖泊的遥感监测是遥感技术应用的重要领域之一。
我国最大淡水湖鄱阳湖自1 月8 日进入极枯期后,持续保持水位
对于鄱阳湖的监测不仅局限于水位和水中所含物质,还包括鄱阳湖植被、地质地貌、土地利用等各方面。遥感科学应用于水环境研究,能提供一种准确估测水位动态及储水量的新方法,可以科学地知道如何应对鄱阳湖的洪涝与干旱灾害。江西师范大学地理与环境学院齐述华教授及其研究生刘肖力通过遥感技术,采用空间叠加分析方法实现了2000年至2010年间鄱阳湖生态环境质量的定量评价,得出结论,在这十年间,鄱阳湖林地和耕地面积减少,城镇建设用地面积明显增加,景观异质化和均匀度上升等等,随着人类干预生态能力的增强,研究区域生态景观格局的变化特征越来越显著,鄱阳湖生态环境质量由“优秀”降为“良好”。
与传统的调查方法相比,遥感技术可最大效率地节约人力、物力和财力,为湖区的湿地生态环境监测及其生物多样性的保护和合理利用、湿地的恢复与重建提供科学依据。
4.勘探北京非法侵占林地绿地
城市内部的绿植和城市周边的自然植被是保护城市不受自然灾害的“守护神”,但是,人类为了奢侈的生活和相互之间的利益争夺,常常以牺牲环境为代价。
2008 年北京朝阳公园Quickbird 遥感影像(北京市园林科学研究院供图)
北京市近期在全市范围内开展非法侵占林地绿地清查专项行动,并利用卫星遥感技术重点对高尔夫球场、房地产开发等存在非法使用林地情况进行清查。同时,还根据北京实际情况增加清理排查在林地绿地内私建墓地、私搭乱建、堆物堆料堆土、非法圈占林地等破坏和擅自改变林地用途的违法行为。
此次清查北京非法侵占林地绿地行动,由北京市林勘院提供的卫片遥感变化图斑数据作为参考依据,逐个地块、逐个项目进行疑似变化图斑的线索排查、现场核实。截止到1月18日,14个区(县)均已利用图斑数据进行林地、绿地的清理排查,共清查侵占林地绿地案件342件,准确度很高。
5.勘探成吉思汗古墓之谜
成吉思汗的古墓究竟在哪里?七百多年来一直都是一个谜,考古学家们一直都在寻找这个真相。美籍华裔科学家林宇民率领的科研小组用3年时间调查了一个6000平方公里的地区,近万名志愿者对84000张卫星影像和200多万个标签仔细分析比较后,科学家们最终找到了55个疑似陵墓的地点。而在这55个疑似墓葬点中,可能包括有青铜时代的蒙古圆形石堆墓以及矩形古坟,或许还能发现许多古老的巨石和古城防御工事。
专家表示,此次借用遥感技术对墓葬进行甄别分析,极有可能成功地揭开墓地之谜,而遥感卫星和新的技术的运用,则大大缩小了成吉思汗陵墓的搜索范围。
6.给稀土矿藏设定“光谱身份证”
稀土是21世纪最重要的战略资源,在坦克、飞机、导弹等国防战略武器制造中应用广泛,能最大幅度提高武器的战术性能。不过,由于自然环境条件的限制,用传统方式勘探稀土资源需要在野外现场采集样品,而遥感技术的应用让勘探不再如此耗费人力、物力,将野外探测作业搬进了实验室,一个科研小组仅在短时间内就能完成数万平方公里的勘测。
稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中,是构成矿物必不可少的成分。
武警黄金部队遥感地质研究室主任、高级工程师陈勇敢博士介绍说,正如白光由七色光构成一样,通过棱镜折射可将白光分解为七色光,继而准确捕捉并证明其中红光的存在。稀土元素所拥有的特征谱带基本不随赋存状态(在岩石中存在的状态)的不同而变化,能够证实其自身存在。通过研究稀土元素及其化合物在可见光-近红外波段的光谱特征,构建了半定量反演地物中稀土元素含量的模型。这一结论,通过环境卫星的数据反演,证实其在自然界中存在。这就像给稀土元素设定“光谱身份证”,然后通过卫星识别“身份证”信息,足不出户就能在自然界中搜寻稀土矿藏。
遥感技术就在我们身边,在你的手机地图导航中就有遥感地图;农民可以获取农业遥感信息以实现高效的种田,而司机也可以通过所在区域的高分辨遥感地图获知路面信息。当然,遥感技术应用于科研领域更加能够服务于人类先进的科学研究,高精尖遥感卫星开始“接地气”,从军事应用转向民用和商用。■