遥测遥感技术

遥测遥感技术第1页，课件共44页，创作于2023年2月自卫星和导弹运行中各种内外参数远距离测量，以便了解动态空间的各种物理参数，远距离测量就逐渐形成一门技术普及到国计民生的各个方面，遥控毫无疑问，就是利用遥测遥感和遥信技术对目标进行主动动态的控制，无论是近距离还是远距离都离不开对这四种技术的综合需求

第2页，课件共44页，创作于2023年2月遥测的主要技术；最初主要是通过导弹、卫星等飞行体中的传感器将载荷上的各种物理数据采集后通过无线信道传输到地面进行分析（内测）和直接用被侧目标的反射波所提供的数据进行分析（外测）。这里涉及到传感器的开发比如温度、压力、离子等各种传感器以及利用无线电波碰到目标产生的回波进行定位（雷达）技术。

遥感的主要技术；利用通常的光学摄象机搬到大气层外的卫星上对地面进行远距离观察，摄像显然有一定难度，因此主要是军事目的的促动，不断的发展，不断地寻求新的、小型的、高分辨率的、适合特殊环境的遥感技术不断地开发出来，比如CCD、合成孔径技术等，以及星上处理技术，使得遥感不断地更新。

第3页，课件共44页，创作于2023年2月一、遥测技术的特点对空气中污染物的监测通常是采用定点取样的方法，使空气样品连续地流过仪器的传感器，从而测定出污染物的浓度．一般说来，这种方法所获得的数据，仅反映取样点周围很小范围内两维空间的空气污染程度，而具有显著代表性的取样点的选择是很困难的．显然取样点设置得愈多，测定结果愈接近实际情况，但从经济上考虑监测网的尺度、取样点的密度均不可能那么大，这就是取样法监测区域性空气污染的局限性．

第4页，课件共44页，创作于2023年2月近年来，对环境污染的大面积遥测技术正在引起人们的重视．这种技术的优点是不需要麻烦的取样手续，不需要设置许多测定点，仅用一台设备即可迅速获得地面或高空大区域三维空间的实时数据，当在与人类活动范围差不多的区域内进行积分测量，即可正确估计对人类的污染总量．这种技术通常用于测定大气中污染物的总携载量，污染源的污染排放量，环境相对污染浓度，污染物的迁移流率、烟羽的动态分布，大气扩散参数以及定量研究点源、面源、流动源扩散规律，连续自动监测系统的优化选点评价新污染源的贡献等等．第5页，课件共44页，创作于2023年2月这种技术的局限性是仅能测出污染物的相对浓度ppm-m,很难直接获得绝对浓度，必须借助其他手段方可换算成某一区域内的平均浓度ppm；同时从环境监测的要求看灵敏度还不够高，目前还没有迹象表明遥测技术将有可能取代采样式的连续监测仪器．但对大区域污染相对程序的普查，特别是对污染源的研究,测遥测技术的辽阔性、快速性、经济性正在发挥着优势。第6页，课件共44页，创作于2023年2月遥测技术可定义为定性地和(或)定量地传感环境的化学或物理参数，而遥测仪器和所研究的参数对象在空间上是分开的．根据遥测所用辐射源的类型,大气监测中遥测技术可分为两大类，即被动遥测技术与主动遥测技术。第7页，课件共44页，创作于2023年2月二、被动遥测——相关光谱遥测被动遥测技术采用大气中可利用的辐射如太阳辐射、地球反射或发射的辐射，观测这些辐射与所研究的各种物质间的相互作用(吸收或散射)．或者观测各种物质的热发射，从而推断其浓度．相关吸收光谱法即为被动遥测技术的一种．第8页，课件共44页，创作于2023年2月大气中的某些污染气体分子，对自然光(太阳光)连续光谱中的可见，紫外、红外区具有选择性的特征吸收,利用光电接收装置，依据Lamber-Beer定律，测定该气体分子的吸光强度，即可测出污染气体浓度，此即吸收光谱法。为了消除背景干扰以及提高测定的灵敏度，在吸收光谱中采用了相关技术．这种将相技术用于吸收光谱的方法称为相关光谱法．第9页，课件共44页，创作于2023年2月相关光谱法的技术关键是要设计出一个相关盘成称模拟复制光谱．即根据某一特定污染气体(如SO2)吸收光谱中的某一吸收带(如300nm附近)，预先复制出刻有一组狭缝的光谱型扳，狭缝的宽度与间距和真实的吸收光谱的波峰或波谷模拟对应．从这组狭缝可以透射出该气体分子的吸收光谱，将此光谱型扳置于光谱仪出射焦面处，在一定入射的光的作用下，被色散了的分子吸收光谱与光谱型板上的狭缝交错相关，即交替出现完全相关、部分相关、完全不相关等现象，测定透过狭缝组的输出光谱信号的变化，经信号处理，可使背景干扰信号相互抵消，待测气体信号相互叠加，从而提高了吸收光谱法的选择性和灵敏度．第10页，课件共44页，创作于2023年2月方法应用在讨论相关光谱仪的应用前，首先须对此类仪器的读数有一个正确的认识．这种仪器的输出信号实际上是以电压降v来表示的,信号正比CL值．所谓CL值是指气化平均浓度C与光程长度L的乘积。通过标准参考气体池的标定，这种信号在记录仪上可直接用ppm-m的读数来表示．ppm-m的单位可换算为mg/m2即(mg／m3)*m.这样其物理概念就比较清楚了，是指每平方米面积上的柱状空间中所含污染气体的毫克数，因此可以称之为污染负荷量或垂直携载量．第11页，课件共44页，创作于2023年2月第12页，课件共44页，创作于2023年2月下面介绍相关光谱仪在大气污染监测中的实际应用(1)大气污染浓度的监测①地面污染浓度的测定第13页，课件共44页，创作于2023年2月第14页，课件共44页，创作于2023年2月②空间平均污染的测定第15页，课件共44页，创作于2023年2月3:空间定点污染浓度的测定第16页，课件共44页，创作于2023年2月(2)污染负荷量分布的调查某些只需了解相对污染浓度的场合，例如追踪烟波的排放源，监测网的布点选址，以及观察区域污染状况的变化等,可以采取测定污染负荷量分布的方法，在短时间内就能取得所需的资料。这种方法与①、②测定空间平均污染浓度的方法相同，只是将仪器装在汽车上，对上空作连续流动垂直遥测，将仪器记录仪的纵轴与汽车里程表同步起来，以便标志测定数据的位置。通常车上还装有SO2、NO2采样式的仪器，风向、风速计及小型电子计算机、以便更好的利用测定数迅速作出图表．调查的方法有如下三种．第17页，课件共44页，创作于2023年2月第18页，课件共44页，创作于2023年2月(3)污染排放源的监测第19页，课件共44页，创作于2023年2月第20页，课件共44页，创作于2023年2月三、主动遥测——激光遥测主动遥测技术以向大气发射特定的辐射为特征，一般以激光作为辐射源，观测辐射与大气相互作用(散射、吸收、荧光等)以推断各种成分的浓度．(一)基本原理前述被动遥测——相关光谱法利用自然光(太阳光)进行遥测，这将受到天气变化及昼夜时间的限制。而主动遥测——激光遥测选用单色性纯，强度高的激光作为光源，将避免上述应用的限制．第21页，课件共44页，创作于2023年2月激光遥测技术可进一步分为单端系统和双端系统。单端系统是指激光源和接收望远镜放在同一端，一般单端系统以散射作为探测大气的主要手段，利用直接散射的技术有激光雷达，喇曼激光雷达及共振激光雷达．间接散射技术有微分吸收散射激光雷达，喇曼激光雷达等。双瑞系统是指激光光源和接收望远镜分开放在两端，或放在一端而远处设一后向反射器。此类技术包括有收发分置激光雷达和长光程吸收等．上述各种方法可用于不同的测定对象，用于大气污染浓度的测定最有前途的是选择性激光微分吸收光谱法及可调谐激光微分吸收光谱法．第22页，课件共44页，创作于2023年2月激光微分吸收光谱法系利用激光光源向待测大气辐射，激光束经大气中污染物分子吸收后，用镜面后向反射器、固体散射表面、气溶胶等提供回路信号，后向散射的激光辐射量用一个光学望远镜来收集，并用一灵敏探器来检测．待测组分的柱含量与微分吸收有关.第23页，课件共44页，创作于2023年2月(三)方法应用采用激光微分吸收光谱法可对数公里范围内大气中的CO、NO、O3、C2H4等污染物进行遥测，所获得的数据与用连续采样监测仪器法测定的结果能很好的符合．例如，对光化学烟雾的监测在O.8km的光程范围内，用激光器微分吸收光谱测定O3及NO的日变化与用紫外吸收臭氧监测仪测03,化学发光氮氧化物监测仪测NO所得的数据能很好的符合，如图2-10所示．

第24页，课件共44页，创作于2023年2月激光遥测技术不仅能与连续采样技术所得结果相吻合，而且还可以体现其监测区域广泛的优越性．例如，在跨越交通公路3.75km的光程内监测光化学烟雾，测定大气中的O3，乙烯及NO,得到如图2-11及图2-12所示的结果．第25页，课件共44页，创作于2023年2月第26页，课件共44页，创作于2023年2月第27页，课件共44页，创作于2023年2月§2—2遥感一、遥感技术概况环境遥感技术是近年来蓬勃发展起来的一门综合性探测技术．遥感技术使人们能够从宇宙空间的高度上，大范围、迅速、周期性地探测地球表层各种现象及其变忆因而己被广泛地应用于资源调查、环境监测、生产管理等各个领域，受到世界各国的重视。第28页，课件共44页，创作于2023年2月(一)遥感的概念

“遥感”(RemoteSensing)是指不接触物体本身，而从远处通过探测仪器接收来自目标物体的电磁信息，经过数据处理、分析进而识别目标物体．获取目标物体信息的探测仪器，称之为“传感器(sensor)．装置传感器的运载工具，称之为“遥感平台(Platform)”．根据不同的高度遥感平台上装置的传感器所测得的环境信息数据(以图象或数字表现的形式)，通过一定的数据处理、分析、解译来识别目标物体的技术和方式，称之为环境遥感技术．第29页，课件共44页，创作于2023年2月由于大气窗口”和技术水平的限制，对于电磁波的遥感，目前只能在几个波段进行．主要有以下几个波段:第30页，课件共44页，创作于2023年2月近年来发展起来的遥感技术，主要是从人造卫星在宇宙空间的地球轨道上通过星载传感器探测地球表面的各种现象及其变化状况，同时还接收设置在地球上的各种科学研究用的遥测站发送来的遥测数据信号．由地面控制站向卫星发送指令．来控制卫星本体的运行以及传感器探测数据和接收到的遥测站数据的对地发送．然后由卫星地面接收站接收卫星发送来的全部数据信号井送交数据中心进行各种处理。所得到的图象、磁带资料可供应各部门使用.第31页，课件共44页，创作于2023年2月(二)遥感技术发展概况遥感技术近年来得到迅速的发展．这是由于利用遥感技术可以获得大量的，实时的地面信息．由于遥感技术具有上述优点，因而各国竞相发展此项技术．近二十几年来，遥感技术获得了迅猛的发展。第32页，课件共44页，创作于2023年2月概括地说遥感技术有以下几方面的优越性．①视野广,人们可以通过遥感影象直观地观测到地球的面貌．②遥感技术能够把人眼不能看见的信息记录下来,经过转换，成为可见的图象扩大了人的认识领域．⑧应用遥感技术可以周期地重复观测地球上变化，因而可以获得地且各种现象的动态变化资料．④经济效益高．据了解，美国从陆地卫星所能得到的经济效益每年约达14亿美元．而发射一颗陆地卫星每年平均费用约在2500万至5000万美元范围之内。第33页，课件共44页，创作于2023年2月由于遥感技术具有上述优点，因而各国竞相发展此项技术．近二十几年来，遥感技术获得了迅猛的发展。遥感技术作为一种从宇宙空间探测地球的空间技术，大体经历了航空遥感与航天遥感(即卫星遥感)两个阶段．航空遥感已经历了近百年的历史．自第二次世界大战以来．由于红外胶片，红外假彩色胶片以及二色胶片等各种产品的出现，使航空遥感在各个方面得到了广泛的应用．另一方面，由于航空摄影机、电视搔象机、图象扫描仪以及合成孔径雷达等机载系统取得了显著的进展，使图象可以记录的波段范围，从近紫外扩展到远红外．并进而延伸到微波领域．

第34页，课件共44页，创作于2023年2月目前，植物生态调查、大气污染和水污染监测、地质，土壤、水利、农业、城市管理等有关地球表面的各种学科领域，都广泛地利用航空遥感资料．第35页，课件共44页，创作于2023年2月随着我国航天事业的蓬勃发展，风云1号、风云2号卫星，资源1号、资源2号卫星的成功发射，为环境遥感监测提供丰富的数据源，必将为卫星遥感在环境保护领域的广泛应用起到积极推动作用，并更好地为环境管理决策服务。第36页，课件共44页，创作于2023年2月在大气遥感监测方面，我国重点开展了四个方面的工作：一是利用遥感技术监测大气污染与污染源，如辽宁省环保所应用红外扫描仪对抚顺露天煤矿进行了监测，分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系，搞清了矿坑内产生污染的条件，为露天矿场的污染防治和环境污染预报提供了科学依据；中国环境科学研究院在太原市进行了以大气污染为目标的遥感监测；北京市环境保护科学研究院曾对规划市区的烟囱高度、分布进行了航空遥感分析。第37页，课件共44页，创作于2023年2月二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异，以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化，如进行津渤环境遥感试验时曾利用遥感图像上呈现的树冠影像的色调和大小差异，圈定了二氧化硫和酸气、氟化氢等典型污染场。第38页，课件共44页，创作于2023年2月三是以地面采样的分析结果作参照量，与遥感图像相结合进行相关分析，如进行津渤环境遥感试验时，曾采集树木叶片测定其含硫、含氯量，以及树皮的PH值，分析二氧化硫、氯气、酸雾的污染。第39页，课件共44页，创作于2023年2月四是利用飞机携带大气监测仪器，在污染地区上空分层采样，然后进行数据处理分析，如天津、太原曾用这一方法监测了大气气溶胶、飘尘、二氧化硫的时空分布特征和运移规律。第40页，课件共44页，创作于2023年2月在水污染的监测方面，我国先后对海河、渤海湾、蓟运河、大连湾、长春南湖、于桥水库、珠江、