羅俊偉，趙酉龍

（1.山西省忻州市氣象局，忻州 034000；2.山西省晉中市氣象局，晉中 030600）

遙感技術(shù)在氣象監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

羅俊偉1，趙酉龍2

（1.山西省忻州市氣象局，忻州 034000；2.山西省晉中市氣象局，晉中 030600）

遙感技術(shù)是一種對(duì)地觀測(cè)的綜合技術(shù)，它綜合了電子、空間、計(jì)算機(jī)通訊等多個(gè)學(xué)科的成就，從20世紀(jì)60年代發(fā)展至今，已成為對(duì)地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別的一種現(xiàn)代化技術(shù)系統(tǒng)。文章對(duì)氣象監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)遙感技術(shù)在氣象監(jiān)測(cè)各方面的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析和探討。

遙感監(jiān)測(cè) 氣象服務(wù) 特點(diǎn) 應(yīng)用分析

1 氣象服務(wù)綜述

在氣象事業(yè)各部分中，氣象服務(wù)是其中必不可少的、對(duì)人類活動(dòng)非常重要的一項(xiàng)事業(yè)，通過(guò)氣象工作人員對(duì)大氣信息的采集、儲(chǔ)存、加工、傳輸之后，根據(jù)政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)、軍事等各領(lǐng)域的不同需求，向政府、社會(huì)公眾和各生產(chǎn)部門(mén)提供相關(guān)氣象方面的信息和技術(shù)的活動(dòng)。氣象服務(wù)從基本對(duì)象上來(lái)看，主要分為決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)專業(yè)氣象服務(wù)和專項(xiàng)氣象服務(wù)4種類型。目前，傳統(tǒng)的氣象觀測(cè)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足各類氣象服務(wù)的需求，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)作為一種先進(jìn)的探測(cè)手段，為提高氣象服務(wù)質(zhì)量發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2 氣象監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)的特點(diǎn)

遙感（Remote semsing簡(jiǎn)稱RS）具有遙遠(yuǎn)感知事物的意思，具體指的是在不與探測(cè)目標(biāo)直接接觸的情況下，在空中借助對(duì)電磁波敏感的儀器即遙感器，利用目標(biāo)物對(duì)電磁波的不同輻射、反射、散射等信息，再通過(guò)分析、判斷來(lái)識(shí)別目標(biāo)物的性質(zhì)、特征及其發(fā)展變化的一項(xiàng)綜合探測(cè)技術(shù)。作為一種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)探測(cè)技術(shù)具有的特點(diǎn)：（1）獲取信息速度快。能夠24 h不間斷地工作，快速及時(shí)地獲取并更新環(huán)境資源等信息。如我國(guó)發(fā)射的“風(fēng)云四號(hào)”衛(wèi)星。衛(wèi)星全圓盤(pán)成像時(shí)間15 min，區(qū)域觀測(cè)能力3～5 min，1 s拍500張閃電圖，每3 min對(duì)臺(tái)風(fēng)區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)、氣候變化做出及時(shí)的預(yù)報(bào)。（2）受地區(qū)環(huán)境限制較少。利用遙感監(jiān)測(cè)可進(jìn)行復(fù)雜區(qū)域的探測(cè)。如在沙漠、沼澤、高山峻嶺等自然條件惡劣，人類難以到達(dá)的地域等，為人類獲取各種寶貴資料。（3）具有多光譜特性，可獲取大量信息。利用不同物體具有不同的光譜特性，選用不同的遙感儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣就可以獲得不同波段的信息，使一些用人眼觀察不到的或未能被認(rèn)識(shí)的一些物體特性和現(xiàn)象，在不同波段照片上可以被觀察到，延伸了人們認(rèn)識(shí)事物的深度和廣度。

3 氣象監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用分析

當(dāng)前，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在對(duì)全球進(jìn)行探測(cè)和監(jiān)測(cè)中，已經(jīng)形成了一個(gè)從地面到空中乃至空間的全方位、立體化的觀測(cè)體系，在獲取地球資源與環(huán)境信息方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域，并且逐漸向縱深發(fā)展。

3.1 在天氣氣候監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

（1）對(duì)氣溫、降水的預(yù)測(cè)。遙感監(jiān)測(cè)的運(yùn)用，使天氣情況的預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確、及時(shí)。我國(guó)天氣預(yù)報(bào)的衛(wèi)星云圖，都是風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星攝取的。氣象工作者通過(guò)衛(wèi)星云圖上黑白灰等不同的顏色，識(shí)別陰晴雨雪甚至霧霾不同的天氣情況。云圖每隔一段時(shí)間1幅，并根據(jù)云圖不同時(shí)間的變化，推斷天氣的發(fā)展變化趨勢(shì)，形成天氣預(yù)報(bào)。“風(fēng)云四號(hào)”成功發(fā)射后，可每15 min對(duì)東半球掃描1次，最快每1 min生成1次區(qū)域觀測(cè)圖像，對(duì)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率起到了重要的作用。

（2）對(duì)霧霾的監(jiān)測(cè)。硫酸鹽、硝酸鹽和含碳的成分是組成大氣污染顆粒物的主要化學(xué)成分。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，不僅可以收集到區(qū)域連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而且還可以捕捉氣溶膠、顆粒物及污染氣體的厚度、濃度。通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)合地面顆粒物的觀測(cè)結(jié)果，能夠客觀反映污染物的傳輸、積累過(guò)程、影響和覆蓋的區(qū)域，進(jìn)而估算霧霾污染的程度，對(duì)預(yù)防霧霾侵害起到一定的作用。

3.2 在農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用—以忻州市為例

忻州市位于山西省北中部，橫跨太行、呂梁兩山之間。全市包括14個(gè)縣（市、區(qū)），占山西省面積1/6。其中，87%為丘陵、山地。2017年，山西省公布最后的35個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣，忻州有11個(gè)。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化忻州市農(nóng)作物的種植面積、種植物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、產(chǎn)量估算、病蟲(chóng)害的預(yù)防，實(shí)現(xiàn)貧困地區(qū)脫貧發(fā)揮著重要作用。

（1）對(duì)農(nóng)作物實(shí)際播種面積的遙感監(jiān)測(cè)與估算。2014年，忻州市選取了平川、丘陵、山區(qū)等3 359個(gè)農(nóng)業(yè)樣點(diǎn)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。根據(jù)農(nóng)作物不同的光譜和葉片結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)遙感衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)記錄，估算出每種作物的種植面積。根據(jù)結(jié)果得知，在農(nóng)作物的種植中，糧食作物占到了91.4%。其中，玉米的種植面積又占到了76.14%，而經(jīng)濟(jì)作物和其他作物只占到3.45%和5.09%。

（2）對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)。忻州市年平均氣溫在6.0～8.6℃，春季氣溫多變，秋季降溫急驟。在遙感監(jiān)測(cè)中，發(fā)現(xiàn)受害作物在光譜反射率和溫度方面發(fā)生異常。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，再結(jié)合其他相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)作物受災(zāi)害程度做出相應(yīng)的評(píng)估，及時(shí)提醒人們進(jìn)行補(bǔ)種、澆水、施肥排水等相應(yīng)的防災(zāi)、抗災(zāi)措施。

3.3 在林業(yè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（1）對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)。自然界所有的物體，具有不同的波譜特性。森林在常態(tài)下的輻射稱之為背景輻射。森林燃燒時(shí)，產(chǎn)生的火焰、較高溫度的碳化物、水蒸氣、煙等具有自己的輻射帶。從遙感圖像中，利用燃燒時(shí)的輻射和背景輻射之間的差異，就可以發(fā)現(xiàn)火情并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)火情，為森林防火提供有利的技術(shù)支持。

（2）對(duì)森林儲(chǔ)量的估算。目前，遙感技術(shù)在森林蓄積量測(cè)算中的研究方法很多，但主要是用遙感信息參數(shù)與蓄積量之間的擬合關(guān)系法來(lái)估算蓄積量的。與傳統(tǒng)依靠人工作業(yè)估算不同，運(yùn)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)森林蓄積面積，具有效率高、計(jì)算面積大、節(jié)省人力物力財(cái)力、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。此外，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在森林病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)、林業(yè)生態(tài)建設(shè)工程等方面也發(fā)揮著重要的作用。

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)自興起以來(lái)，因其所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到各行各業(yè)的青睞，為我國(guó)各領(lǐng)域進(jìn)行深入的研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障和數(shù)據(jù)支持。今后，隨著遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)越來(lái)越進(jìn)步，相信它在氣象監(jiān)測(cè)各領(lǐng)域中將發(fā)揮更加重要的作用。

[1] 李曉霞，趙元慶．遙感技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及方法探究．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，（17）

[2] 王潤(rùn)清．霧霾天氣氣象學(xué)定義及預(yù)防措施．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，（07）