广东省城市大气污染定量遥感监测方法探析

2016-02-07戴铭东

资源节约与环保 2016年5期

关键词：气溶胶反射率反演

戴铭东

（龙川县环境保护监测站广东河源517300）

广东省城市大气污染定量遥感监测方法探析

戴铭东

（龙川县环境保护监测站广东河源517300）

随着广东省经济的迅速发展及能源消费需求增加，大气污染问题日益严重，虽然广东省采取了一系列措施防治大气污染，并对现有用能设备进行改造升级，但是大气污染问题仍然没有从根本上得到解决。大气污染监测可以为污染防治问题提供科学依据，但是常规监测方法的诸多缺陷却严重限制了大气污染监测范围扩大及大气污染信息的动态获取，而定量遥感监测方法却可以对大气污染问题进行实时、动态分析，从而为大气污染防治措施的制定提供科学指导。

广东省；大气污染；定量遥感监测

广东省是一个经济比较发达的沿海城市，虽然经济的增长提升了人们的生活品质，但是大气污染问题却使人们的生活环境逐渐恶化，燃煤、汽车尾气、工业生产等所产生的大气污染物严重危害着人们的身体健康，自20世纪我国将环境保护作为一项基本国策推广以来，广东省先后颁布了一系列的规划政策，包括《广东省环保规划》《广东省蓝天工程计划》等，同时对大型用能设备进行了脱硫改造和限制使用，这些政策方法使广东省总体环境质量有所改善，但是并未从根本上解决大气污染问题，广东省当前的大气污染问题不容乐观，急需从多个方面加以防治。

1　城市大气污染定量遥感监测理论基础

珠江三角洲地区尤其是广东省的环境污染已成为严重制约经济发展的主重要因素之一，借助卫星遥感技术可以获取大范围内的大气综合信息，从而帮助人们了解大气污染物的空间分布状况，从而避免大气污染分析中产生时空误差。可以说，借助卫星遥感技术可以实现大气污染的实时动态监测，其在广东省乃至全国大气污染监测中都具有广阔的发展前景。在大气污染监测所获得的诸多数据信息中，大气污染信息是叠加于多种地面信息之上的，因此，常规监测方法很难获取有效的大气污染信息[1]。目前定量遥感监测只能在地物上进行，而且限于水体等反射率较低的地物，针对这些地物的定量遥感监测可以获取大气分子及气溶胶散射信息，Y.J.Kaufman[2]等参照地物监测方法研究了大比例尺大气污染分布，由于城市监测对象具有分布不连续的特点，因此只能获得低分辨率的监测结果，为此，可以借助信息分解方法来定量获取城市大气污染气溶胶信息，将气溶胶信息自地物中分解出来，得到高分辨率的气溶胶空间分布结果。

2　广东省大气污染定量遥感监测方法--遥感反演

2.1遥感反演理论概述

大气污染的定量遥感监测主要是通过遥感反演来实现的。大气辐射特征会因大气气溶胶的散射、吸收等过程产生一系列的变化，此时卫星所探测到的辐射信号也会发生相应的变化，当地表反射率、散射吸收作用一定时，就可以借助卫星遥感的光谱特征反演来得到大气气溶胶光学特征[3]。气溶胶反射率的影响因素包括地表反射率、大气分子、大气温度等，那么在地表类型一定的前提下，如果对其他影响因素进行校正即可使卫星通道辐射率统一，从而建立大气气溶胶光学厚度与反射率经验模型，这一过程也就是遥感反演，城市气溶胶光学厚度反演可以通过建立反演经验模型来实现研究目的。

2.2遥感反演工作流程

广东省大气污染信息的遥感反演工作流程为：借助污染气体广谱测试结果、典型地物广谱测试结果、混合地物广谱测试结果构建象元信息组成模型，借助TM卫星数据及MODIS卫星数据进行大气校正和反射率响应配准，通过模型与配准结果得出地面污染测量数据及广东省大气污染信息，采用象元信息组成模型进行精度检验，检测合格可作为参考结果。

2.3遥感反演结果分析

通过上述遥感反演流程可以得到广东省大气污染区域分布情况，通过与一般的大气污染分布规律进行对比分析可以对遥感反演结果的准确性及可靠性进行定性分析。从遥感反演结果可以看出，其与广东省大气污染实际情况基本一致，污染主要分布在大型工厂、密集城区及繁忙交通上。由于大气污染气体具有扩散的特点，因此大气污染物来源有原地和异地之分，两种大气污染物浓度是有显著区别的，但是从整体角度上分析，综合污染浓度与整层大气污染物的气溶胶浓度遥感值具有极高的相关性，相关系数均＞0.76，SO2的原地污染样本与遥感监测相关性较低，但是异地污染样本与遥感监测相关性较高。通过上述遥感反演结果可以发现广东省大气污染分布概况，从MODIS卫星数据获取的污染物分布图像上也可以清楚的了解广东省大气污染现状，多个观测点监测结果显示潮州、汕头的污染面积较大，茂名、韶关等工业较为发达的地级市污染面积次之，一般县级市的污染面积紧随其后。