遥测遥感技术
发布时间:2021-06-06
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初步介绍遥测遥感内容,主要是其在环境监测领域中的应用。
遥感遥测技术遥感、遥测、遥控、遥信是现在人们总结信息 远距离传输功能主要四个方面的开发现状技术特征。 这种总结集近百年左右战争与和平建设对信息远距 离传输需求技术化成果的范畴。梅乌奇、贝尔、马 可尼、波波夫依次把人类的通信事业,延伸到整个 地球,人造星体之间的通信,继而向外层空间发送 去等待回话的深空宇宙回音,遥信已成为未来空间 技术开发不可无有的信息交互技术。自用卫星作为 载体将各种照相器材放在上面对地球、大气层、宇 宙深空进行目标观测和图象摄取,就开始了遥感的 技术开发应用与市场拓展。
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自卫星和导弹运行中各种内外参数远距离测量, 以便了解动态空间的各种物理参数,远距离测量就 逐渐形成一门技术普及到国计民生的各个方面,遥 控毫无疑问,就是利用遥测遥感和遥信技术对目标 进行主动动态的控制,无论是近距离还是远距离都 离不开对这四种技术的综合需求
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遥测的主要技术;最初主要是通过导弹、卫星 等飞行体中的传感器将载荷上的各种物理数据采集后 通过无线信道传输到地面进行分析(内测)和直接用 被侧目标的反射波所提供的数据进行分析(外测)。 这里涉及到传感器的开发比如温度、压力、离子等各 种传感器以及利用无线电波碰到目标产生的回波进行 定位(雷达)技术。 遥感的主要技术;利用通常的光学摄象机搬到大 气层外的卫星上对地面进行远距离观察,摄像显然有 一定难度,因此主要是军事目的的促动,不断的发展, 不断地寻求新的、小型的、高分辨率的、适合特殊环 境的遥感技术不断地开发出来,比如CCD、合成孔径 技术等,以及星上处理技术,使得遥感不断地更新。
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一、遥测技术的特点 对空气中污染物的监测通常是采用定点取样的 方法,使空气样品连续地流过仪器的传感器,从而 测定出污染物的浓度.一般说来,这种方法所获得 的数据,仅反映取样点周围很小范围内两维空间的 空气污染程度,而具有显著代表性的取样点的选择 是很困难的.显然取样点设置得愈多,测定结果愈 接近实际情况,但从经济上考虑监测网的尺度、取 样点的密度均不可能那么大,这就是取样法监测区 域性空气污染的局限性.
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近年来,对环境污染的大面积遥测技术正在引 起人们的重视.这种技术的优点是不需要麻烦的取 样手续,不需要设置许多测定点,仅用一台设备即 可迅速获得地面或高空大区域三维空间的实时数据, 当在与人类活动范围差不多的区域内进行积分测量, 即可正确估计对人类的污染总量.这种技术通常用 于测定大气中污染物的总携载量,
污染源的污染排放量,环境相对污染浓度,污染物的迁移流率、烟 羽的动态分布,大气扩散参数以及定量研究点源、 面源、流动源扩散规律,连续自动监测系统的优化 选点评价新污染源的贡献等等.
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这种技术的局限性是仅能测出污染物的相 对浓度ppm-m,很难直接获得绝对浓度,必须借 助其他手段方可换算成某一区域内的平均浓度 ppm;同时从环境监测的要求看灵敏度还不够 高,目前还没有迹象表明遥测技术将有可能取 代采样式的连续监测仪器.但对大区域污染相 对程序的普查,特别是对污染源的研究,测遥 测技术的辽阔性、快速性、经济性正在发挥着 优势。
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遥测技术可定义为定性地和(或)定量地传感 环境的化学或物理参数,而遥测仪器和所研究的 参数对象在空间上是分开的.
根据遥测所用辐射源的类型,大气监测中遥 测技术可分为两大类,即被动遥测技术与主动遥 测技术。
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二、被动遥测——相关光谱遥测
被动遥测技术采用大气中可利用的辐射如 太阳辐射、地球反射或发射的辐射,观测这些辐射与所研究的各种物质间的相互作用(吸收 或散射).或者观测各种物质的热发射,从 而推断其浓度.
相关吸收光谱法即为被动遥测技术的一种.
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大气中的某些污染气体分子,对自然光 (太阳光)连续光谱中的可见,紫外、红外区具 有选择性的特征吸收,利用光电接收装置,依 据Lamber-Beer定律,测定该气体分子的吸光 强度,即可测出污染气体浓度,此即吸收光谱 法。 为了消除背景干扰以及提高测定的灵敏度, 在吸收光谱中采用了相关技术.这种将相技术 用于吸收光谱的方法称为相关光谱法.
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相关光谱法的技术关键是要设计出一个相关盘 成称模拟复制光谱.即根据某一特定污染气体(如 SO2)吸收光谱中的某一吸收带(如300nm附近),预先 复制出刻有一组狭缝的光谱型扳,狭缝的宽度与间 距和真实的吸收光谱的波峰或波谷模拟对应.从这 组狭缝可以透射出该气体分子的吸收光谱,将此光 谱型扳置于光谱仪出射焦面处,在一定入射的光的 作用下,被色散了的分子吸收光谱与光谱型板上的 狭缝交错相关,即交替出现完全相关、部分相关、 完全不相关等现象,测定透过狭缝组的输出光谱信 号的变化,经信号处理,可使背景干扰信号相互抵 消,待测气体信号相互叠加,从而提高了吸收光谱 法的选择性和灵敏度.
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方法应用在讨论相关光谱仪的应用前,首先须对此类 仪器的读数有一个正确的认识.这种仪器的输出 信号实际上是以电压降v来表示的,信号正比CL 值.所谓CL值是指气化平均浓度C与光程长度L的 乘积。通过标准参考气体池的标定
,这种信号在 记录仪上可直接用ppm-m的读数来表示.ppm-m的 单位可换算为mg/m2即(mg/m3)*m.
这样其物理概念就比较清楚了,是指每平方 米面积上的柱状空间中所含污染气体的毫克数, 因此可以称之为污染负荷量或垂直携载量.
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下面介绍相关光谱仪在大气污染监测中的 实际应用
(1)大气污染浓度的监测① 地面污染浓度的测定
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②
空间平均污染的测定
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3:空间定点污染浓度的测定
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(2)污染负荷量分布的调查某些只需了解相对污染浓度的场合,例如追踪烟 波的排放源,监测网的布点选址,以及观察区域污染 状况的变化等,可以采取测定污染负荷量分布的方法, 在短时间内就能取得所需的资料。这种方法与①、② 测定空间平均污染浓度的方法相同,只是将仪器装在 汽车上,对上空作连续流动垂直遥测,将仪器记录仪 的纵轴与汽车里程表同步起来,以便标志测定数据的 位置。通常车上还装有SO2、NO2采样式的仪器,风向、 风速计及小型电子计算机、以便更好的利用测定数迅 速作出图表. 调查的方法有如下三种.
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(3)污染排放源的监测
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三、主动遥测——激光遥测主动遥测技术以向大气发射特定的辐射为特征, 一般以激光作为辐射源,观测辐射与大气相互作用 (散射、吸收、荧光等)以推断各种成分的浓度. (一)基本原理
前述被动遥测——相关光谱法利用自然光(太阳 光)进行遥测,这将受到天气变化及昼夜时间的限制。 而主动遥测——激光遥测选用单色性纯,强度高的激 光作为光源,将避免上述应用的限制.