1 Descripción general
Con el rápido desarrollo de la economía de mi país, la contaminación ambiental y los daños ecológicos se están volviendo cada vez más graves, y también los accidentes repentinos de contaminación ambiental. ocurrir de vez en cuando. Como uno de los principales medios de gestión ambiental y control de la contaminación, el monitoreo ambiental desempeña un papel insustituible. Sin embargo, debido al vasto territorio de nuestro país y a los sitios de monitoreo ambiental terrestres dispersos, depender únicamente de los sitios de monitoreo existentes y de las tecnologías y métodos de monitoreo tradicionales no puede cumplir con los requisitos para un monitoreo continuo, dinámico, macroscópico y rápido de la contaminación ambiental, ni puede cumplir con los requisitos de monitoreo rápido y oportuno de la contaminación ambiental. Realizar con precisión los requisitos de informes de calidad ambiental y pronóstico de la contaminación. Por lo tanto, el medio ambiente cada vez más deteriorado requiere urgentemente una tecnología de monitoreo en tiempo real, rápida, macroscópica y precisa para reflejar de manera más completa y precisa el impacto de la contaminación ambiental en los ecosistemas y la salud humana. En los últimos años, un gran número de prácticas nacionales y extranjeras han demostrado que la tecnología de teledetección es un medio poderoso para obtener información ambiental y una tecnología extremadamente eficaz para lograr este objetivo. Es de gran importancia utilizar la tecnología de teledetección para monitorear la contaminación ambiental y el entorno ecológico, evaluar correctamente la calidad ambiental y buscar formas y medidas para mejorar el entorno ecológico.
La tecnología de detección remota tiene las ventajas de un amplio rango de monitoreo, velocidad rápida, bajo costo y un conveniente monitoreo dinámico a largo plazo. También puede detectar fuentes de contaminación y sus estados de difusión que a menudo son difíciles de revelar con métodos convencionales. Por lo tanto, la tecnología de teledetección se utiliza ampliamente para monitorear cuestiones ambientales como la contaminación del agua y del aire. No sólo puede monitorear de forma rápida, en tiempo real y dinámicamente una amplia gama de cambios ambientales y contaminación, sino que también ahorra tiempo y esfuerzo, y tiene ventajas irremplazables con otros métodos convencionales. También puede rastrear y monitorear la ocurrencia y desarrollo de incidentes repentinos de contaminación ambiental en tiempo real y rápidamente, y formular medidas de tratamiento de manera oportuna para reducir las pérdidas causadas por la contaminación. Por lo tanto, desarrollar la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental de mi país y establecer un sistema de predicción de accidentes ambientales importantes, alerta temprana y respuesta de emergencia son de gran importancia para la protección ambiental y el desarrollo económico de mi país, y pueden producir enormes beneficios sociales, económicos y ambientales.
2 Tecnología de monitoreo de detección remota de contaminación ambiental
La tecnología de detección remota utiliza las características inherentes de los objetos para reflejar o irradiar ondas electromagnéticas para medir las propiedades del objetivo a largas distancias sin contacto directo con El objeto. Técnicas de identificación, medición y análisis. Según la banda de frecuencia utilizada, la tecnología de monitoreo de teledetección se divide principalmente en tres tipos: luz visible, tecnología de teledetección infrarroja reflectante, tecnología de teledetección infrarroja térmica y tecnología de teledetección por microondas. En la actualidad, la aplicación de la teledetección ha penetrado en muchos campos como la agricultura, la silvicultura, la pesca, la geografía, la geología, los océanos, la hidrología, la meteorología, la vigilancia medioambiental, la exploración de los recursos terrestres, la planificación urbana y rural, la gestión territorial, el reconocimiento militar, etc. . , desde estudios industriales en interiores hasta la recopilación de información terrestre, oceánica y atmosférica a gran escala y el monitoreo del cambio ambiental global.
La aplicación de la tecnología de detección remota en el monitoreo de la contaminación ambiental se ha desarrollado rápidamente. Ahora puede medir el contenido de clorofila, el contenido de sedimentos, la temperatura del agua, el color del agua, etc. de los cuerpos de agua. Puede medir la distribución de la concentración de temperatura del aire, humedad, CO, óxidos de nitrógeno, CO2, O3, ClOx, CH4 y otros contaminantes importantes. Puede medir la cantidad, distribución y alcance de la influencia de los desechos sólidos, y también puede realizar seguimiento e investigación por teledetección de accidentes de contaminación ambiental, predecir el punto del accidente, el área de contaminación, el grado y dirección de difusión, estimar las pérdidas causadas por la contaminación y proponer contramedidas correspondientes. En los últimos años, a medida que los problemas ambientales globales se han vuelto cada vez más prominentes, la tecnología de detección remota con cobertura global, velocidad rápida, espectro múltiple y gran contenido de información se ha convertido en el principal medio técnico para monitorear los cambios ambientales globales. Se ha propuesto internacionalmente una serie de programas globales de monitoreo ambiental mediante teledetección, incluido el Programa de Observación de la Tierra (EOS) de la NASA, el Programa de Observación de la Tierra de la ESA y el Programa de Observación de la Tierra de Japón. Estos planes promoverán en gran medida la aplicación práctica y el desarrollo de la tecnología de teledetección ambiental.
Aplicación de la teledetección en la monitorización ambiental
3.1 Monitorización por teledetección de la contaminación del medio ambiente acuático
La monitorización por teledetección de masas de agua se basa en el estudio de la reflexión Características espectrales de cuerpos de agua contaminados y cuerpos de agua limpia. En términos generales, la reflectividad del agua limpia es relativamente baja, el agua tiene fuertes propiedades de absorción de luz y una fuerte dispersión molecular solo existe en una región espectral más corta. Por lo tanto, en las imágenes generales de teledetección, los cuerpos de agua son oscuros, especialmente en el espectro infrarrojo. Para monitorear la calidad del agua, se puede utilizar tecnología de detección remota que utiliza características espectrales y el color del agua como indicadores.
El monitoreo por teledetección tiene un amplio campo de visión, lo que facilita ver todo el proceso de difusión de masas de agua de gran superficie y observar la fuente de emisión, la dirección de difusión, el alcance de influencia y las características de la mezcla. y dilución con agua limpia. De esta manera podemos descubrir el origen de los contaminantes y proporcionar una base para el seguimiento científico de muestras de aguas subterráneas.
Hay muchos tipos de contaminantes en diversos cuerpos de agua en ríos, lagos y mares. Para realizar investigaciones de teledetección sobre diversas contaminaciones del agua, se acostumbra clasificarlas en contaminación por sedimentos, contaminación por petróleo, contaminación por aguas residuales, contaminación térmica y eutrofización de masas de agua.
3.2 Monitoreo por teledetección de la contaminación del aire
La teledetección atmosférica utiliza sensores remotos para monitorear la estructura, el estado y los cambios de la atmósfera. Además de medir la distribución tridimensional de la temperatura del aire, el vapor de agua, los gases traza y los aerosoles en la atmósfera, los sensores remotos atmosféricos se utilizan para medir los vientos y el balance de radiación de la Tierra.
Los principales factores que afectan a la calidad del medio ambiente atmosférico son el contenido de aerosoles y diversos gases nocivos. Estas cantidades físicas suelen ser imposibles de identificar directamente mediante la teledetección. Los componentes de los gases traza, como el vapor de agua, el dióxido de carbono, el ozono y el metano, tienen sus propios espectros de radiación y absorción inherentes, por lo que en realidad se calculan a partir de los resultados midiendo los espectros de dispersión, absorción y radiación de la atmósfera. Mediante el análisis del espectro de absorción o el análisis del espectro de emisión de la luz directa del sol (luna y estrellas) que atraviesa la atmósfera, la luz dispersada de la atmósfera y las nubes, la luz reflejada de la superficie terrestre y la radiación térmica de la atmósfera y la superficie terrestre, midiendo sus propiedades espectrales, se puede calcular la densidad de las moléculas de gas atmosférico. Las ondas electromagnéticas utilizadas en la medición tienen un amplio espectro, desde campos luminosos como el ultravioleta, el visible y el infrarrojo hasta ondas de radio como las microondas y las ondas milimétricas. Los sensores remotos atmosféricos se pueden dividir en tipos activos y pasivos. Los sensores remotos representativos en modo activo incluyen lidar, y los sensores remotos en modo pasivo incluyen radiómetros de microondas y escáneres infrarrojos térmicos.
4 Estado de desarrollo interno
Los principales problemas que existen en el desarrollo y la aplicación de la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental en mi país son: ① El sistema de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental y los métodos técnicos. están básicamente en su infancia. Aunque la teoría, la tecnología y la aplicación de la teledetección en mi país se están desarrollando rápidamente, todavía existe una gran brecha en comparación con los países extranjeros y la aplicación en el monitoreo de la contaminación ambiental aún no se ha desarrollado. En la actualidad, en China prácticamente no existen sistemas de vigilancia ni sistemas de teledetección medioambiental. (2) Para el monitoreo ambiental, los requisitos de rendimiento técnico del sensor son relativamente altos, lo que requiere que el sensor no solo proporcione detección de alta resolución, sino que también tenga las características de todo clima, todo el día, amplio rango, multi- Banda espectral y alta sensibilidad para cumplir con los requisitos de monitoreo dinámicos, en tiempo real y diversos de la contaminación ambiental. Los sensores de alta resolución que se utilizan actualmente dependen básicamente de las importaciones. La tecnología de teledetección para medir la composición química en tierra y en aviones aún se encuentra en la etapa de exploración en los laboratorios, y su aplicación en el monitoreo de la contaminación ambiental está básicamente en blanco. ③Falta de fuentes de información de teledetección. Nuestro país aún no ha lanzado sus propios satélites de teledetección para monitorear la contaminación ambiental, y la fuente de información de teledetección proviene principalmente de datos satelitales extranjeros relevantes. Al mismo tiempo, hay muy pocos satélites comerciales de teledetección utilizados para el monitoreo ambiental en el mundo, lo que objetivamente restringe el desarrollo de la tecnología y el nivel de aplicación de monitoreo ambiental de teledetección de mi país. ④ Es necesario explorar y desarrollar la teoría y los métodos de aplicación de nuevas tecnologías de teledetección al monitoreo de la contaminación ambiental, y hay una falta de sistemas de monitoreo de teledetección y de sistemas para la contaminación ambiental.
5 Conclusión y perspectivas
Actualmente, la tecnología de teledetección está pasando del análisis de datos únicos de teledetección a la combinación de información y el análisis integral de fuentes multitemporales y de múltiples datos (incluyendo datos no relacionados con la teledetección); desde la asignación estática de recursos y el entorno hasta el monitoreo dinámico de procesos; desde el monitoreo dinámico hasta la predicción y el pronóstico, desde la investigación cualitativa y el dibujo en serie hasta el procesamiento digital asistido por computadora y el dibujo automático cuantitativo; cosas a la naturaleza interna del análisis de leyes, análisis cuantitativo. En lo que respecta a la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental, es necesario fortalecer los siguientes aspectos:
(1) Utilizar la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental para establecer un sistema de monitoreo y alerta temprana en tiempo real para casos repentinos. Accidentes por contaminación ambiental. Al integrar una variedad de sensores de detección remota, combinados con datos de monitoreo de sitios web de monitoreo ambiental terrestre, se monitorean automáticamente múltiples parámetros ambientales y las tendencias de cambio espacio-temporal de varios indicadores se monitorean en tiempo real, prediciendo así posibles crisis cuando algunos indicadores son simplemente acercarse a la línea de advertencia y determinar la contaminación ambiental la ubicación espacial del accidente, y proporcionar métodos de simulación y modelado para su rango de impacto espacial, proporcionar información para la toma de decisiones de gestión de accidentes de emergencia y lograr un monitoreo automático continuo y un control de volumen total. Por ejemplo, la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental se puede utilizar para establecer un sistema de predicción de la calidad del ambiente atmosférico urbano para predecir la calidad del ambiente atmosférico urbano y proporcionar alerta temprana sobre posibles eventos de contaminación del aire.
(2) Desarrollo de sensores de alto rendimiento. Centrarse en el desarrollo de sensores remotos que puedan monitorear selectivamente la concentración de ciertos contaminantes prioritarios (como el clorobenceno y el nitrobenceno).
(3) Desarrollar tecnología de monitoreo cuantitativo por teledetección de contaminantes ambientales. Por ejemplo, utilizando la medición del espectro de reflexión de la superficie del agua y el análisis de regresión de los parámetros de calidad del agua, se establece la relación funcional entre la reflectancia espectral en un determinado segmento espectral y ciertos parámetros de calidad del agua.
En términos generales, los parámetros de calidad del agua como la transparencia, la concentración de materia suspendida, el contenido de clorofila y la turbidez suelen tener correspondencias obvias con la reflectancia espectral o la densidad de las imágenes de satélite.
(4) Integrar la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental con la tecnología GIS (sistema de información geográfica), GPS (sistema de posicionamiento global) y ES (sistema experto). El uso de sistemas integrales de monitoreo de la contaminación ambiental por teledetección puede mejorar en gran medida el nivel científico, racional e inteligente del monitoreo ambiental, ampliando así en gran medida el alcance de la aplicación del monitoreo ambiental. Las ventajas de la tecnología integrada en el monitoreo de la contaminación ambiental por teledetección son: la tecnología de monitoreo de teledetección proporciona datos de monitoreo de la contaminación ambiental precisos, rápidos y macroscópicos para que el sistema integrado SIG pueda utilizar su poderosa función de gestión de información espacial para establecer diversos tóxicos, dañinos, y fácilmente Las bases de datos de propiedades físicas y químicas de sustancias inflamables y explosivas, bases de datos relacionadas con el entorno natural, económico, social y ecológico, bases de datos gráficas y bases de datos de modelos también se pueden combinar con datos de monitoreo terrestre e información de ubicación precisa proporcionada por GPS, con la soporte de la tecnología ES, administre, analice y calcule de manera efectiva los datos de monitoreo, y genere o muestre datos completos de una manera gráfica intuitiva y vívida, lo que permite a los administradores ambientales comprender y dominar rápidamente las áreas frecuentes, la frecuencia, la distribución espacio-temporal y post- ocurrencia de accidentes y fuentes potenciales de accidentes. El alcance del impacto y los cambios temporales y espaciales de los contaminantes se pueden comprender mejor en la prevención de accidentes, la respuesta a emergencias y la recuperación después de un desastre.
En la actualidad, la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental de China debe basarse en la tecnología de observación de la Tierra y el plan de desarrollo del sistema de observación de la Tierra de China, al tiempo que hace pleno uso de los recursos internacionales y los sistemas satelitales ambientales, llevando a cabo una amplia cooperación e intercambios internacionales. , y el desarrollo vigoroso de la tecnología de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental de China hace pleno uso de los sitios de monitoreo ambiental existentes y los métodos de monitoreo convencionales para establecer el sistema de monitoreo de detección remota de la contaminación ambiental de China que combina la tecnología de detección remota con el monitoreo terrestre.
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