張亦卓 趙志芳 牛磊

摘 要：自然保護區(qū)的建設(shè)是衡量一個國家的自然保護事業(yè)、教科文事業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一，國家級自然保護區(qū)更是重中之中。人們通常把攜帶有各種傳感器的航空、航天平臺所稱為“天眼”，本文介紹了“天眼”技術(shù)的特點，并介紹了“天眼”技術(shù)在自然保護區(qū)資源環(huán)境監(jiān)測中的應用。

關(guān)鍵詞：資源環(huán)境變化;自然保護區(qū);遙感監(jiān)測;“天眼”

中圖分類號：Q958.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0191-02

“天眼”就像人眼一樣在天空中監(jiān)測著地球的變化。遙感是一種發(fā)展于20世紀60年代，通過航空、航天平臺上攜帶的各種傳感器遠距離接收地球表面被測物體的反射或輻射電磁波信息，然后經(jīng)過信息加工處理，使其成為能夠識別的圖像，從中提取客觀世界的定性與定量信息，以揭示資源環(huán)境，如大氣、陸地、海洋等有關(guān)現(xiàn)象的輪廓、種類、性質(zhì)及其變化規(guī)律的新型技術(shù)[2]。遙感技術(shù)作為一種新型的高空探測技術(shù)，由于其具有獲取信息速度快、周期短、能夠大面積同步觀測等特性，因此被人們稱為“天眼”[1]。資源環(huán)境遙感不僅對地區(qū)資源開發(fā)利用進行監(jiān)測，同時研究引起環(huán)境變化的趨勢與原因[3]。遙感技術(shù)被應用在環(huán)境監(jiān)測的方方面面，其監(jiān)測手段具有多樣性[4]，其中遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測、大氣環(huán)境監(jiān)測、工程監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面起到重要作用[5]。

自然保護區(qū)是在原始的自然狀態(tài)系統(tǒng)中，選擇具有代表性的地段，人為地劃定一個區(qū)域，并采取有效的保護措施，對其生態(tài)系統(tǒng)加以嚴格的保護。其中在國內(nèi)外有典型意義、在科學上有重大國際影響或者有特殊科學研究價值的自然保護區(qū)，列為國家級自然保護區(qū)。國家級自然保護區(qū)的數(shù)量和占全國總面積的百分比，往往作為衡量一個國家的自然保護事業(yè)、教科文事業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一[6]。

結(jié)合遙感技術(shù)實現(xiàn)資源環(huán)境監(jiān)測，可以極大減少人力、物力、財力的消耗。因此如何利用“天眼”實現(xiàn)保護區(qū)生態(tài)資源環(huán)境變化進行監(jiān)測具有極高的研究價值。

1 遙感技術(shù)的特點

1.1 大面積同步觀測

遙感平臺一般分為地面遙感平臺、航空遙感平臺、航天遙感平臺，后兩種平臺由于探測高度的優(yōu)勢，能夠從空中乃至宇宙空間對大范圍地區(qū)進行同步觀測，并從中獲取所需要的信息。遙感技術(shù)解決了如何大面積獲取地表數(shù)據(jù)的問題，這種大面積同步觀測的能力，對研究地球資源和環(huán)境變化極為重要。

1.2 時效性、周期性

衛(wèi)星遙感平臺長期運行在太空中，可以實時對地表實現(xiàn)監(jiān)測，快速獲取地面數(shù)據(jù)。同時，相比傳統(tǒng)手段遙感技術(shù)周期短，因此可以在很短的時間內(nèi)對同一地物進行重復觀測，通過對比不同時期的遙感數(shù)據(jù)可以對地面實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。

1.3 數(shù)據(jù)綜合性、探測手段多樣性

遙感技術(shù)可以同時獲得地表水文、植被、地貌、農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)資源等多種信息，從宏觀角度揭示了地表景觀的分布，從微觀角度可以探索不同要素之間的關(guān)聯(lián)，相比其他手段更具綜合性。

遙感技術(shù)通過不同傳感器器與遙感平臺之間的組合，產(chǎn)生了多種探測手段和技術(shù)方法，提高了數(shù)據(jù)類型的多樣性。利用遙感技術(shù)的這種特性，可以形成不同數(shù)據(jù)之間的優(yōu)勢互補。

1.4 經(jīng)濟社會效益

性比傳統(tǒng)手段遙感技術(shù)所受的約束條件較小。由于遙感具有遠距離探測的特性，因此不受地面條件的限制，在自然條件較差的地區(qū)也能發(fā)揮作用，其相比與傳統(tǒng)手段能夠節(jié)約大量人力、財力、物力，從而間接產(chǎn)生經(jīng)濟社會效益。

2 “天眼”在國家級自然保護區(qū)資源環(huán)境監(jiān)測中的應用

2.1 在水資源環(huán)境監(jiān)測中的具體應用

利用遙感技術(shù)可以遠距離的對國家級自然保護區(qū)涉及的整個流域進行監(jiān)測，獲取區(qū)域內(nèi)地表徑流信息、水質(zhì)情況、水環(huán)境生態(tài)等信息，對國家級自然保護區(qū)內(nèi)水域變化實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測[7]。近年來無人機遙感技術(shù)快速發(fā)展，由于其成本低、靈活性高等特點，被廣泛應用于自然洪澇防汛監(jiān)測中。

2.2 在森林資源環(huán)境監(jiān)測中的具體應用

國家級自然保護區(qū)傳統(tǒng)森林生物量的研究是先選取樣地，通過測量樣地內(nèi)林木的特征因子，建立相關(guān)模型，從而估計其生物量。但是，利用傳統(tǒng)方法需要大量實測數(shù)據(jù)，并消耗大量人力、財力、物力，很難大范圍推廣。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)大面積同步觀測的優(yōu)勢，可以對國家級自然保護區(qū)森林資源實現(xiàn)很好的監(jiān)測，目前主要采用衛(wèi)星遙感對森林葉片結(jié)構(gòu)波譜反演實現(xiàn)森林生物量監(jiān)測、通過健康植被近紅外段具強烈反射紅光波段具強烈吸收特征等判病蟲害并對其防治、通過著火點在熱紅外波段具有高反射特征進行森林火災監(jiān)測[8]。

2.3 在土地資源環(huán)境監(jiān)測中的具體應用

土地資源是人類賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是不可再生資源之一。由于土地資源的開發(fā)利用具有動態(tài)性等特點，所以調(diào)查國家級自然保護區(qū)內(nèi)土地利用現(xiàn)狀、監(jiān)測土地的動態(tài)變化是合理利用土地、保持良好的土地生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。多時相衛(wèi)星及無人機遙感技術(shù)由于具有時間分辨率高、數(shù)據(jù)獲取方便等特性，因此可以實現(xiàn)不同時期國家級自然保護區(qū)土地利用類型空間分布特征判識進行土地資源狀況對比，從而實現(xiàn)國家級自然保護區(qū)內(nèi)土地資源變化進行實時、動態(tài)監(jiān)測。

2.4 在地質(zhì)礦產(chǎn)資源監(jiān)測中的具體應用

隨著高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)展，遙感技術(shù)被利用于全國陸域礦產(chǎn)資源開發(fā)利用狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境、礦山環(huán)境恢復治理、重點礦集區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境等動態(tài)變化遙感監(jiān)測和實時監(jiān)測，為我國礦政管理、國土空間用途管制、礦山地質(zhì)環(huán)境保護等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。在國家級自然保護區(qū)內(nèi)可能存在著違法開采現(xiàn)象，主要通過高分辨率衛(wèi)星遙感等可以快速、精準發(fā)現(xiàn)違法礦山分布及開發(fā)狀況，并對其破壞的環(huán)境進行評估，對礦山監(jiān)管提供幫助。

3 未來展望

隨著遙感影像分辨率不斷提升，高分辨率遙感數(shù)據(jù)保障及高精度圖像解譯技術(shù)亦將得一明顯提升。未來資源環(huán)境監(jiān)測將是由航空、航天、地面觀測等一系列系統(tǒng)組成，通過與地理信息技術(shù)的結(jié)合，可以實現(xiàn)對資源環(huán)境的數(shù)字化管理。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)圖像的自動解譯，極大減少人為工作量?！疤煅邸奔夹g(shù)預期在未來國家級自然保護區(qū)監(jiān)測得到更為廣泛的應用，并對國家級自然保護區(qū)內(nèi)資源可持續(xù)開發(fā)利用及生態(tài)環(huán)境保護提供重要的支撐。

4 結(jié)語

2017年10月18日，習近平同志在十九大報告中指出，堅持人與自然和諧共生。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策。國家級自然保護區(qū)的建設(shè)是我國生態(tài)保護政策中的重要一環(huán)，利用“天眼”不僅可以快速、準確獲得國家級自然保護區(qū)的建設(shè)現(xiàn)狀，通過對水資源、森林資源、土地資源、礦產(chǎn)資源的多方位監(jiān)測，對比多時期監(jiān)測結(jié)果，實現(xiàn)對國家級自然保護區(qū)的全方位、動態(tài)監(jiān)測，并對政府部門國家級自然保護區(qū)治理提供數(shù)據(jù)支持，也是響應國家“生態(tài)文明建設(shè)”政策號召的具體落實。

參考文獻

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[3] 舒麗紅.試論遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用[J].江西化工，2019（04）：132-134.

[4] 馮筠，黃新宇.遙感技術(shù)在資源環(huán)境監(jiān)測中的作用及發(fā)展趨勢[J].遙感技術(shù)與應用，1999（04）：59-70.

[5] 張建亮，錢者東，徐網(wǎng)谷，張慧，王智.國家級自然保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)格局十年變化（2000-2010年）評估[J].生態(tài)學報，2017，37（23）：8067-8076.

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[8] 曹銀璇，燕琴，趙爭，劉玉紅.SAR與光學遙感影像融合在土地資源監(jiān)測中的應用[J].測繪通報，2007（08）：23-25.