【導讀】遙感技術在我國資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利等部門已有廣泛的應用，為國家社會經(jīng)濟發(fā)展作出了巨大貢獻。也完成了大量的基礎研究工作，建立了中國典型地物的波譜數(shù)據(jù)庫和資源遙感調(diào)查技術規(guī)范。在環(huán)境保護中的遙感技術應用在我國開展較晚，但經(jīng)過廣大科研人員的奮發(fā)努力，在條件十分有限的情況下，在大氣環(huán)境、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等眾多領域開展了多方面的研究探索工作，并取得了較大成果。環(huán)保所應用紅外掃描儀對撫順露天煤礦進行了監(jiān)測，分析了礦坑上空逆溫層的形成與大氣污染物擴散的關系，搞清。了礦坑內(nèi)產(chǎn)生污染的條件，為露天礦場的污染防治和環(huán)境污染預報提供了科學依據(jù)；中國環(huán)境科學研究院在太原市。大小差異，圈定了二氧化硫和酸氣、氟化氫等典型污染場。三是以地面采樣的分析結(jié)果作參照量，與遙感圖像相結(jié)。河、滇池等大型水體進行了遙感監(jiān)測，研究了有機污染、油污染、富營養(yǎng)化等；利用水體葉綠素與富營養(yǎng)化間的關

　　

【正文】 參量聯(lián)系起來，定量地反演或推算某些地學和生物學參量，統(tǒng)稱為地球物理量。遙感信息定量化研究包括下列幾個方面。 （ 1）遙感數(shù)據(jù)的定標這是遙感信息定量化關鍵的一步，是在遙感信息獲取中、在儀器設計和運行中均要考慮的重要問題。一般在發(fā)射前儀器要嚴格進行定標，將儀器的輸出轉(zhuǎn)換為輻射值，有的在儀器內(nèi)裝內(nèi)定標系統(tǒng)。例如NOAA 一 AVHRR 數(shù)據(jù)， 1， 2 通 道是在發(fā)射前進行定標； 3， 4， 5 通道有內(nèi)定標系統(tǒng)。但是由于儀器在空間中的老化、污染和性能變化，必須隨時進行定標和校準。通常設立定標試驗場，選擇典型的均勻穩(wěn)定目標，用高精度儀器在地面進行同步測量，從而對儀器進行定標。如法國的 SPOT 圖像定標精度已達 97％（ 17）。 ERS 一 1 和 JERS 一1 的 SAR 的絕對校準也分別建立了校準試驗場，提供絕對校準的星載 SAR 數(shù)據(jù)（ 18）。 （ 2）大氣影響訂正大氣的隨機和非均勻分布，決定了光學遙感信息定標還不夠，因為試驗可能很多，必須進行大氣影響訂正。如前所述，目前已引起人們的廣 泛重視。 （ 3）二向反射訂正 由于地物的雙向反射特性，對于大視場角的遙感儀器獲得的遙感資料，必須對可見光和近紅外波段進行二向反射訂正。其方法一般采用地物二向反射的模擬模型，或用不同軌道同一地區(qū)圖像，找出其與觀企業(yè) ()大量管理資料下載 13 測角的關系。 （ 4）發(fā)射率訂正 要定量反演地表的真實溫度，發(fā)射率的訂正是相當重要的。例如發(fā)射率 的誤差，會引起地表溫度 ”K 的誤差。但是地表發(fā)射率相當復雜，難于測量。目前正朝著這個方向努力。 （ 5）儀器老化訂正儀器在空間運行，由于老化、靈敏度減弱，原來給的定標系數(shù)已不再適用。例如 NOAAAVHRR 儀器在可見光和近紅外波段儀器的增益平均每年衰減 5％左右，國外已經(jīng)給出 NOAAAVHRR 儀器老化訂正的經(jīng)驗公式 [19]. （ 6）地形訂正若反演地表的輻射能量，地形因子必須考慮。 GIS 技術的發(fā)展， DTM 模型的應用，使得地形影響訂正成為可能。 （ 7）遙感物理量的反演遙感提供的最終數(shù)據(jù)，才是定量計算所要用的物理量。必須根據(jù)上述環(huán)節(jié)，最后反演成人們所需要的參量。例如，可見光一近紅外一短波紅外的反射率，熱紅外的地表溫度，微波的輻射溫度和發(fā)射率，雷達后向散射系數(shù)等。隨著遙感由定性向定量化的發(fā)展，我們十 分重視遙感信息定量化研究。配合我國發(fā)射的地球資源衛(wèi)星儀器的模擬飛行，開展了儀器的定標研究；結(jié)合機載成像光譜儀的應用，也開展了外定標測量和太陽輻射及氣溶膠反演研究。在應用 NOAA 一 AVHRR 數(shù)據(jù)過程中，對冬小麥田進行了二向性反射訂正測量和訂正研究，并發(fā)展了 AVHRR 圖像大氣影響訂正（ 9， 10）。在上述研究基礎上，將 AVHRR 數(shù)據(jù)定量反演成為各種應用模型所用的數(shù)據(jù)，已成功地定量計算了地表凈輻射、農(nóng)田蒸散、作物缺水指數(shù)和土壤水分等（ 20）。 二、遙感輻射特性研究的前沿 1．遙感信息在植被中的傳輸 遙感信息在 植被中的傳輸雖然復雜、難度大，但它有廣闊的應用前景而成為當前的前沿研究課題。例如，當前比較熱門的植被二向性反射分布函數(shù)（ BRDF）模型的研究目的，不僅是建立一些精確的描述輻射與植被相互作用過程的數(shù)學模型，更重要的是如何依據(jù)這些模型和多角度的遙感資料，反演出許多領域中都很有價值的植被結(jié)構(gòu)參數(shù)和生物量，有效地進行植被生長模擬、動態(tài)監(jiān)測和類型區(qū)分（ 21， 22）。與此相對應的是植被的雷達后向散射模型的建立（ 23， 24）。這些模型考慮的參量很多，目前還未達到實用的階段。通過深入地研究遙感信息在植被中的傳輸，必將使這 些模型由繁到簡，更具實用性。 2．遙感信息定量化 遙感信息定量化是遙感發(fā)展的需要和必然結(jié)果。 GIS 的實現(xiàn)和發(fā)展也需要遙感信息的定量化，全球變化研究更需要遙感信息定量化。因為遙感信息定量化研究在遙感發(fā)展中具有牽一發(fā)而動全局的作用，因而是當前遙感發(fā)展的前沿。它具有許多生長點，可以帶動許多學科和應用領域的發(fā)展。這是由于遙感信息定量化涉及到遙感儀器的設計和制造、大氣探測和大氣參量的反演、大氣影響訂正方法和技術、對地定位和幾何校準方法與技術、計算機圖像處理、地面輻射和幾何校準實驗場的設置以及各種遙感應用模型和方法 、地球物理量的反演和推算等多種學科及領域，每一個環(huán)節(jié)都是相當重要的，都有它的理論、亢法和技術，只有這些領域的相應發(fā)展，才能最終解決遙感信息定量化的問題，才能為遙感在各個領域的應用提供可靠的、高精度的定量化數(shù)據(jù)和實用的模型與方法。在遙感信息定量化研究中，主要難點是大氣參量的反演、大氣影響訂正、地物目標二向性和發(fā)射率訂正等，這些都是今后遙感信息定量化研究的重點。 3．遙感槽息模型 遙感信息模型是遙感應用深入發(fā)展的關鍵，也是遙感信息定量化的重要組成部分。應用遙感信息模型，可計算和反演對實際應用非常有價值的地球 物理參量。在過去幾年中，盡管人們發(fā)展了許多遙感信息模型，如綠度指數(shù)模型、作物估產(chǎn)模型、農(nóng)田蒸散估算模型（ 25）、土壤水分監(jiān)測模型（ 26）、干旱指數(shù)模型（ 27）、歸一化溫度指數(shù)模型、礦物指數(shù)模型、雷達后向散射模型（ 13）等等，但遠遠滿足不了當前遙感應用的需要；因此發(fā)展新的遙感信息模型仍然是當前遙感輻射特性和遙感信息定量化研究的前沿。 三、遙感輻射特性研究展望 1．遙感儀器上的攻關 遙感儀器發(fā)展趨勢是光譜分辨率和幾何分辨率越來越高，光譜覆蓋寬度越來越寬，即研制高靈敏度、高穩(wěn)定度和大的動態(tài)范圍的傳感器。 （ 1）成像光譜儀和成像雷達的發(fā)閉展 成像光譜儀的發(fā)展正是充分利用遙感輻射特性的標志，它將光譜分辨率提高到 20nm， 10nm，甚至幾個納米的數(shù)量級，更好地利用地物的光譜特性達到識別物體特性的目的。而成像雷達企業(yè) ()大量管理資料下載 14 的應用，將遙感應用的探測波段推向微波波段，不僅使其具有全天候、全天時的探測能力，而且可以獲得地物的后向散射特性、極化特性和遙感信息的穿透特性，即在介質(zhì)中的傳輸特性。這二種儀器的發(fā)展，必將推動遙感輻射特性的研究。 （ 2）大氣探測儀器精度的提高 遙感儀器接收來自地表的信息，要經(jīng)過大氣的散射、吸收和透射，其輻 射信息發(fā)生了畸變；要恢復遙感信息的本來面目，必須研究遙感信息在大氣中的傳輸特性。這就要求對大氣進行探測，比如氣溶膠的測量、水汽的探測和有關吸收氣體的測定等。在探測方面的發(fā)展趨勢是提高大氣探測儀器的精度，如CO2 激光探測儀對云中水滴的探測（ 28）、氣溶膠的探測技術。 （ 3）遙感儀器的內(nèi)外定標偎高儀器的定標精度，是充分利用遙感信息輻射特性的重要途徑。其發(fā)展的特點是提高內(nèi)定標精度，采用內(nèi)外定標相結(jié)合的方法提高遙感信息定量化的水平。例如航空和航天的合成孔徑雷達圖像的校準通常就采用這種方式（ 29）。內(nèi)部校準包括幾種 校準環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)盡量提高精度。外部校準使用已知散射特性的目標，如三面和二面角反射器、被動接收器。雙頻連續(xù)波發(fā)生器及脈沖傳發(fā)器等，以提高儀器的定標精度。 2．方法上的努力 （ 1）發(fā)展大氣參數(shù)反演和大氣影響訂正方法 這是遙感輻射信息定量的重要一環(huán)。為此，發(fā)展各種大氣參數(shù)反演方法，提高反演精度，提供精確的大氣參數(shù)成為當前在方法研究方面的一個趨勢。而在方法上發(fā)展最突出的方面是大氣影響訂正方法。通過遙感獲取氣溶膠信息對大氣散射影響進行訂正 [30， 31]，利用分離窗技術反演海面溫度均取得了新的進展。大氣影響訂正仍 然是遙感的難題，隨著研究的深入，必將在方法上有重大進展。這些方法從遙感出發(fā)，針對遙感儀器各波段獲得的信息盡可能多地提取有關大氣的信息，以便對大氣的散射、程輻射度、吸收等進行訂正。 （ 2）加強地物發(fā)射率的研究再現(xiàn)地表真實溫度時發(fā)射率是重要參量。目前在陸面溫度反演中已越來越受到人們的重視，在方法上也取得了一定進展。一種方法是利用光譜比值方法確定發(fā)射率（ 32），另一種是利用兩個溫度方法測定發(fā)射率（ 33）。有的利用分離窗技術結(jié)合已知地表發(fā)射率而修正溫度系數(shù)，也取得對陸面溫度較高的訂正精度。也有利用多波段熱紅外信息 采用模式法、熱對數(shù)剩余法、乙剩余法、加權(quán)比值法等提取發(fā)射率。陸面溫度反演（包括發(fā)射率的研究）仍然是遙感輻射特性研究的重要內(nèi)容。 （ 3）遙感輻射信息特征的提取這是利用遙感輻射信息開展應用的重要內(nèi)容，發(fā)展提取遙感輻射特征的方法，是當前遙感發(fā)展的又一趨勢。對成像光譜儀和成像雷達圖像已發(fā)展了許多方法。在圖像處理中除常規(guī)方法外，還發(fā)展了神經(jīng)元網(wǎng)絡法、小波理論方法、遙感信息模型法等。一些圖像處理軟件已可以對雷達圖像進行模擬，如多極化雷達圖像綜合分析、天線圖型校正、紋理分析、斑點噪聲濾波等。 3．新型模型的建立 （ 1）統(tǒng)計模型統(tǒng)計模型也稱為實驗模型，由于比較簡單，仍然是今后發(fā)展的模型之一。這種模型一般用于生物量的估算和農(nóng)作物估產(chǎn)、微波的土壤水分計算等。由于所用參數(shù)的時空變化，因而不具普遍性，使其受到限制。目前有向半經(jīng)驗半理論模型發(fā)展的趨勢（ 13）。 （ 2）物理模型這是建立在物理、數(shù)學基礎上的模型，其原理清晰，更具普遍性，但比較復雜。雖然目前還未廣泛應用，但都是今后遙感信息模型的發(fā)展方向。較成功的是二向反射分布函數(shù)模型、微波的散射模型和我們發(fā)展的歸一化溫度指數(shù)模型（ 34），它是完全建立在物理基礎上而發(fā)展的全新模型，已 顯示出強大的生命力。 （ 3）綜合模型 綜合模型將遙感信息和其它信息有機地結(jié)合起來，更具有實用價值，因而將是今后發(fā)展的重點。例如總循環(huán)生物模型（ 34），它包括陸地表面和大氣相互作用，這個模型可作為全球變化研究的基本工具，具有很強的生物物理特征、地球植被對輻射截獲的影響特征、低層大氣和陸地表面間進行的動量交換、把截獲的能量分成為顯熱和潛熱通量的特征（蒸散的生物物理控制）等。遙感在把小尺度上發(fā)生的過程綜合到大尺度上去描述地表景觀和大氣相互作用中起著中心的作用。它可以定量地提供模型中的輻射收支、表面粗糙度、表面阻 力和土壤水分、植被類型和覆蓋比例、不同物候期的生長狀況等。這種模型由于遙感的參與而注入了新的活力，將在全球變化研究中發(fā)揮很大的作用。 企業(yè) ()大量管理資料下載 15 【 自動化控制 】 環(huán)境控制自動化：控制理論新的應用領域 1．引言 我國持續(xù)、快速的經(jīng)濟增長和人民生活質(zhì)量的改善，對環(huán)境保護提出了更高的要求。環(huán)境污染自動監(jiān)測、環(huán)境污染治理作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，在我國已大力展開，無論在理論上還是在實踐上都取得了很大進展。為系統(tǒng)運行服務（自動檢測、優(yōu)化、控制）的控制理論，在環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理中應扮演怎么樣的角色呢？我們將環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理過程的 自動控制技術稱之為環(huán)境控制自動化。環(huán)境控制自動化對從事控制理論研究的研究者來說，是一個新的應用領域，也是極有發(fā)展前景的領域，環(huán)境控制自動化的研究不僅具有重要的理論意義，也具有重大的實際應用價值。 本文從環(huán)境污染自動監(jiān)測、三廢（廢水、廢氣、垃圾）處理過程自動化控制的角度描述環(huán)境控制自動化及其相關技術，討論環(huán)境控制自動化領域面臨的問題，從而進一步開展環(huán)境控制自動化技術的研究，開辟控制科學在環(huán)境控制自動化方面的研究領域，為我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)作貢獻。 2．環(huán)境污染自動監(jiān)測技術 環(huán)境污染具有突發(fā)性、流動性、廣域性以 及迅速擴散性、滲透性，因此如何加強污染源現(xiàn)場監(jiān)督、實時監(jiān)控環(huán)境狀況、污染變化趨勢、及時發(fā)現(xiàn)污染事件、實現(xiàn)污染預測預報以及如何提高現(xiàn)場監(jiān)督管理的手段和水平、保證企業(yè)能夠穩(wěn)定達標排放、確保環(huán)境保護目標的實現(xiàn)是環(huán)保工作的關鍵，也是環(huán)境污染自動監(jiān)測的出發(fā)點和立腳點。 環(huán)境污染自動監(jiān)測主要涉及到以下三個關鍵技術： ① 環(huán)境指標的連續(xù)自動監(jiān)測裝置及技術； ② 遠程數(shù)據(jù)傳輸裝置及技術； ③ 海量環(huán)境信息的數(shù)據(jù)分析及處理技術； 目前國內(nèi)外研究人員針對上述關鍵技術展開了深入研究。 1）在連續(xù)自動監(jiān)測裝置方面，以水質(zhì)監(jiān)測為例，水質(zhì)參數(shù)在線分析儀（主要檢測 COD、 TOC、 SS、 BOD 等）的研制近幾年得到了廣泛重視，其產(chǎn)品種類、型號眾多。從測量原理上，這些在線分析儀表基本上可分兩類： ① 基于標準方法的在線水質(zhì)分析儀。采用人工化驗、化學分析進行水質(zhì)參數(shù)測量，各個國家都制訂了相應的測量方法及標準，基于標準方法的在線儀表是將人工分析化驗過程加以機械化和自動化，從而實現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的自動測量。國外產(chǎn)品有美國 ISCO 公司的 COD 在線分析儀、愛爾蘭 Pollutin Control 在線 TOC 分析儀、美國 Hach 公司 TOC 在線分析儀。國內(nèi)產(chǎn)品有江蘇省環(huán)境科學研究所的 JHCII 型 COD 自動檢驗儀、蘭州煉化環(huán)保儀器研究所的碧月牌 5B 型 COD在線速測儀，但產(chǎn)品的技術水平、性能與國外存在一定的差距。 ② 基于光譜分析方法的在線水質(zhì)分析儀。這類儀表并不是直接分析測量水質(zhì)參數(shù)，而是根據(jù)水樣吸收光譜與水質(zhì)參數(shù)之間存在的相關性，通過測量水樣的吸收光譜數(shù)據(jù)間接計算水質(zhì)參數(shù)。國外的產(chǎn)品有法國 EFS 公司的水質(zhì)在線分析儀 OptiLIS、法國 AWA 公司單 /多參數(shù)在線水質(zhì)分析儀表 Uvpcx，國內(nèi)沒有類似產(chǎn)品。 2）在遠程數(shù)據(jù)傳輸 裝置方面。目前大多數(shù)的環(huán)保監(jiān)測網(wǎng)絡是由監(jiān)測終端（通訊終端，俗稱 黑匣子 ）的內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器，通過電話網(wǎng)同管理部門的計算機相連，使管理部門的計算機可以實時接收各監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)。這種采用撥號實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞奖M管幾乎不需要建造成本，但對于 24 小時