摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，能源消耗量越来越大，这也使得我国的环境问题越来越严重。燃煤、汽车尾气、工业生产等都成为了城市大气污染源，为了确保人们的身心健康，要采用先进的定量遥感监测技术，较好地解决大气污染问题，为大气污染防治提供科学的指导和依据。
关键词：城市；大气污染；定量；遥感监测技术
引言
大气污染危害人体健康，恶化人类生存环境，已引起社会和公众的普遍关注。导致大气污染的原因是人类活动和自然过程，其中人类活动是主因。污染防治是一个长期过程，况且目前我国环境空气质量水准与发达国家城市相比仍有很大差距。大气污染监测与防治措施的制定是我国环境空气质量实现持续改善的基础工作。为此，要思考和探索定量遥感监测技术在城市大气污染中的防治应用路径，借助于卫星遥感技术获取大范围的大气综合信息数据，并对其进行动态、实时的监测和分析，为大气污染防治决策提供科学的指导。
1.遥感技术原理
关于遥感技术，它目前被广泛当作为一种探测技术。具体来看，遥感技术的发展及其在社会各领域的应用，距今已经有半个世纪的历程。它最早兴起于上世纪六十年代。关于遥感技术的工作原理，其主要是依仗电磁相关理论，经对各式各样的探测仪器的应用衔入，来实现应用设备本身接收记录远端目标辐射的电磁波信息。在早期常使用到的一些仪器设备，包括电子学探测仪器、电子学探测仪器光学探测仪器等。与传统的单一航拍或者人工模式相比，遥感技术应用下的技术优势如下：对接收到的电磁波信息，依照设定的程序与要求标准，对应加工处理，完成成像。经过半个世纪的发展与技术改进，遥感技术的应用范围越来越广泛。除了早期的绘图之外，目前被应用于城市建设、生活管理、企业生产的方方面面。对不同的环境、地物等，均可展开探测和识别。借助于外来电磁波反射特征，将各类事物直接确立形态。
2.基于 MODIS 数据的城市大气污染定量遥感监测技术应用分析
MODIS 数据是由中分辨率成像光谱仪设备，利用其多通道的观测方式，实现对大气环境信息的动态、实时观测和感知，如：大气痕量气体、云量、云类型、流层气溶胶等，并利用地面控制点进行遥感影像的几何精校正，可以采用多项式拟合法，直接对图像变形本身进行数学模拟；并且可以采用最大似然分类法和支持向量机法，实现原始畸变空间与标准空间的灰度转换和分析。以某市大气污染的定量遥感监测为例：
2.1城市气溶胶光学厚度反演
先采用 Langley 法对 MODIS 数据进行温度定标，分析温度定标的波段数据与地基遥感 AOD 数据的内在关联性，确定最优波段的数据组合方式，并建构 AOD 与 MODIS 数据的相关模型，采用 Bouguer-Lamber 定律进行气溶胶光学厚度的反演，排除散射、臭氧吸收等因素，即可以获取气溶胶光学厚度，同时要人工剔除气溶胶光学厚度异常值，获取气溶胶光学厚度的有效数据。
2.2城市地表温度反演
可以利用基于 MODIS 数据的劈窗算法，结合城市地物的辐射特点，计算与我国城市地表温度相适宜的结果，实现对城市地表温度的反演。对城市地表温度的反演主要是利用红外测温仪与 Terra 卫星进行同步测量，利用响应时间快、非接触、使用安全的红外辐射测温的优势，可以选取地表布局相对均匀的不同测量区域，现对不同点位的测量，并进行 Kriging 插值处理，依据地表构成估算混合像元的有效平均比辐射率。
2.3城市气溶胶标高的遥感反演
可以结合城市某一历史年度气溶胶标高数据、气溶胶光学厚度、地面能见度及地面气压等养料，进行城市气溶胶标高的遥感反演和公式调整，利用线性插值法计算获得城市的 ASH 分布。
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2.4城市大气水汽含量的遥感反演
由于 MODIS 传感器的水汽吸收通道对于大气水汽有极强的敏感性，可以采用改进的两通道和三通道的方法，建立大气透过率和大气水汽含量之间的函数关系，进行大气水汽含量的遥感算法反演，极大地提升大气水汽含量遥感反演的精度。
2.5云检测和空间插值
由于城市大气污染的定量遥感监测技术应用都是基于晴朗条件下的，因而必须剔除云像元，并对云覆盖较少的区域采用空间插值，以获取完整、清晰的图像。
2.5.1云检测
城市大气污染的定量遥感监测技术的云检测通常采用阈值法，根据其不同的亮度温度差、反射率与既定的阈值相对比和判断，获取被分析像元的云覆盖状态结果。其他的云检测方法还有人工神经网络法、图像融合法、直方图分析法和聚类分析法等。
2.5.2空间插值
这是依据空间自相关的原则，由已知区域的数据求算被分析区域的数据值。如：ArcGIS 空间插值技术。
3.大气污染防治措施
3.1利用市场手段，加强污染治理
在市场发展过程中，一些污染严重的企业由于盈利创收能力有限，无力投资减排设备，这种情况下政府应出台鼓励减排和加大环保投入的政策，例如投资减排的企业享受税收优惠，以激励这部分企业增加环保设备投入。其次，应进一步放开大气污染治理市场，鼓励社会资本和外资参与环境服务市场，特别是对重点行业污染的治理更应委托专业化环境服务企业，由其提供专业化的治污减排服务。最后，借鉴国外经验，创建真正意义的排污权交易制度，把强制性减排与市场调节手段结合起来，充分利用市场手段推动大气污染防治工作。
3.2建立预警机制，强化监督考核
建立大气污染监测预警体系。目前，我国大气污染正由传统煤烟型污染向煤烟型与机动车尾气型共存的复合型大气污染过渡。由于大气污染排放负荷大，环境治理压力很大，建立大气污染监测预警体系有利于加快大气污染事件的响应速度，及时采取应对措施。充分利用遥感监测技术发现污染源，并在接近警戒线时提前预警。同时，应强化大气污染的监督、执法、考核力度。加强污染源的监管，除了进一步加强工业污染源的监管，还应加大机动车尾气的监测和治理，严禁超标车上路，并通过提高违法成本倒逼排污企业主动减排。
3.3加强区域协作，推动联防联控
大气污染具有流动性、跨区域特征，防治大气污染必须打破行政地域限制，建立跨区域协作机制，通过区域联防联控才能取得良好的治理效果。目前，我国大气污染防治上层法规体系已趋向完整，防治目标定位和法律框架已明确，但在执行层面可操作性不强，亟需建立跨区域大气污染监测评价体系、跨区域组织领导机构、制定跨区域生态补偿机制等。随着十三届全国人大关于国务院机构改革方案的出台，通过加强职能整合以及组建生态环境部，跨区域协作机制应该会很快建立起来。京津冀区域协作机制可以为全国其他区域的大气污染提供借鉴。
4.结束语
综上所述，城市大气污染的定量遥感监测技术具有响应速度快、精准度高的优势应用特点，适用于城市环境之中，可以精准测定不同气溶胶类型、量度对大气辐射传输的影响，极大的提高大气污染定量遥感反演的精度。
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论文作者:朱琳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：大气污染论文; 遥感论文; 气溶胶论文; 城市论文; 大气论文; 技术论文; 定量论文; 《基层建设》2019年第1期论文;