遥感与雾霾(完整版)
遥感技术在灰霾监测中的应用综述
中图分类号 ： ７ Ｘ８ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６—２ ０ ２ １ ） ２—０ ５—０ １０ ０ ９（ ０ １ ０ ０１ ４
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遥感技术在雾霾天气中的应用
接影响到生存环境和人们的健康 ，特别是 ＰＭ２．５已引 地 面 的趋 势 ，且 随 时间增 加 ，颗粒 物会 产生 两种 变化 趋
起 了人们 的广 泛关 注 。雾霾 的主要 污染物 为道 路扬 尘 、 势 ，一 种 为 随扩 散气 流 向高空 ，到夜 里会 沉 降近地 面 。
汽 车尾气 、建 筑施工 、Ｔ业排 放等 一次 粒子 及硫 酸 与硫 另一种为直接沉降近地 ，形成颗粒物积累趋势。 酸 盐 、硝 酸与 硝 酸 盐 、黑碳 、有机 碳 氢 化合 物 等气 粒 转
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｉｔｙ’ｓ ｆ０ｇ ａｎｄ ｈａｚｅ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ，
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ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ ａｎｄ ｍ ｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｈａｚｅ．Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｍ ｏｎｉｔｏｒ Ｈｅａｒ－ｓｕｒｆａ ｅ ｈａｚ
．
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ｆｏｇ ａｎｄ ｈａｚｅ；Ｌａｓｅｒ ｒａｄａｒ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
近 年来 ，城市 空气 污染 的治 理力度 有 所加 大 ，但 是 地 而颗 粒物 的浓度 上升 。通 过趋 势 变化 了解 到起初 高 灰霾等天气却频繁ｍ现 。由于大气气溶胶浓度变化直 空 颗粒 物浓度 较高 ，随 着整 理下沉 气 流影 响 ，有聚 集近
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｍ ｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｆｏｇ ａｎｄ ｈａｚｅ
ＷＡＮＧ Ｋｅ－ｊｉｎｇ，ＸＩＮＧ Ｙａｎ－ｆｅｎｇ，ＳＵＮ Ｙｕｅ—ｔｉａｎ
基于遥感的城市空气质量监测与分析
基于遥感的城市空气质量监测与分析随着城市化进程的加速，城市空气质量问题日益受到人们的关注。
传统的地面监测方法虽然能够提供较为准确的数据，但由于监测站点分布有限，难以全面反映城市空气质量的空间分布特征。
遥感技术的出现为城市空气质量监测提供了一种全新的手段，能够实现大面积、快速、动态的监测，为城市空气质量的评估和管理提供了重要的支持。
一、遥感技术在城市空气质量监测中的原理遥感技术主要是通过传感器接收来自地球表面物体反射或发射的电磁波信号，从而获取目标物体的信息。
在城市空气质量监测中，常用的遥感数据源包括卫星遥感和航空遥感。
卫星遥感通过搭载在卫星上的传感器对地球表面进行观测。
这些传感器可以探测到不同波长的电磁波，包括可见光、红外和紫外波段等。
例如，通过对大气中气溶胶的散射和吸收特性的监测，可以反演得到气溶胶的浓度分布，进而评估大气的污染程度。
航空遥感则是利用飞机等航空器搭载的传感器进行低空观测。
相比卫星遥感，航空遥感具有更高的空间分辨率和更灵活的观测时间，可以针对特定区域进行精细化的监测。
二、遥感技术监测的主要污染物指标（一）气溶胶气溶胶是城市空气中常见的污染物之一，包括灰尘、烟雾、颗粒物等。
遥感技术可以通过对气溶胶光学厚度（AOD）的测量来评估气溶胶的浓度和分布。
（二）氮氧化物（NOx）NOx 主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂），它们是城市大气污染的重要成分。
遥感技术可以通过对 NO₂柱浓度的监测来了解其在城市中的分布情况。
（三）二氧化硫（SO₂）SO₂是一种具有刺激性气味的气体污染物，遥感技术能够对其在大气中的浓度进行监测。
三、遥感数据的处理与分析方法获取遥感数据后，需要进行一系列的处理和分析才能得到有价值的空气质量信息。
首先是数据预处理，包括辐射定标、几何校正等，以确保数据的准确性和一致性。
然后是反演算法的应用，通过建立数学模型，将遥感观测数据转化为污染物的浓度或相关参数。
在数据分析方面，常用的方法包括空间分析、时间序列分析等。
RS和GIS在四川省城市雾霾分析及评价中的应用
RS和GIS在四川省城市雾霾分析及评判中的应用1. 引言近年来，随着工业化和城市化的迅猛进步，大气污染成为了困扰中国许多地区的一大问题。
雾霾作为大气污染的一种形式，不仅给人们的健康带来了恐吓，也给经济和社会进步带来了不利影响。
而在雾霾治理过程中，如何对雾霾的分布和强度进行准确评判，是分外重要的。
本文将谈论遥感（Remote Sensing, RS）和地理信息系统（Geographic Information System, GIS）在四川省城市雾霾分析和评判中的应用。
2. 遥感在城市雾霾分析中的应用遥感技术可以通过卫星或飞机等遥感平台得到到城市地表的信息，从而对大气污染物的分布进行探究。
利用遥感技术可以得到到大气污染物的浓度、光学厚度等参数，从而为雾霾的分析提供重要依据。
2.1 遥感数据的得到和预处理遥感数据的得到方式多种多样，包括卫星遥感数据和航空遥感数据。
得到到的遥感数据通常需要进行预处理，包括大气校正、辐射校正和影像增强等过程，以提高数据的质量和有效性。
2.2 遥感数据在城市雾霾分析中的应用在城市雾霾分析中，遥感数据可以通过反演等方法得到大气污染物的浓度和光学厚度等信息，并结合地面观测数据进行分析。
通过遥感技术，可以实现对城市不同地区的大气污染状况进行区域性分析，并猜测雾霾的进步趋势。
3. GIS在城市雾霾评判中的应用地理信息系统（GIS）是一种集成了空间数据、属性数据和地理分析功能的信息处理系统，可以对城市雾霾的空间分布进行评判，并探究其与其他因素的干系。
3.1 GIS数据的收集和处理GIS数据的收集包括地理数据的得到和属性数据的整理等过程。
地理数据可以包括数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）、城市道路网络、地表遮盖类型等信息。
而属性数据可以包括气象数据、人口数据、工业排放数据等。
3.2 GIS在城市雾霾评判中的应用通过整合各类数据源，GIS可以对城市雾霾的空间分布进行可视化展示。
雾霾形成原因及检测方法
雾霾形成原因及检测方法雾霾是指空气中悬浮的颗粒物和污染物形成的一种现象。
近年来，雾霾问题日益严重，给人们的身体健康和生活环境造成了巨大的危害。
本文将对雾霾形成的原因和检测方法进行较为详细的介绍。
一、雾霾形成原因1. 大气颗粒物排放工业生产、交通运输、农业燃烧等活动会释放大量的颗粒物，这些颗粒物会漂浮在空气中并逐渐凝结成为雾霾。
这些排放源主要包括工厂的燃煤排放、机动车尾气、农村的秸秆焚烧等。
2. 污染物氧化反应空气中的氮氧化物和挥发性有机物在光照条件下会发生反应产生臭氧等氧化物，这些氧化物与颗粒物结合形成雾霾。
3. 气象条件雾霾的形成还与气象条件有关。
干燥的空气、低风速、静稳天气等都会使雾霾的形成更加严重。
这些条件会导致颗粒物在空气中聚集和滞留的现象，使得雾霾更加持久。
二、雾霾检测方法1. PM2.5监测PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它是雾霾的主要成分之一。
目前，PM2.5监测已成为评价空气质量的重要指标。
PM2.5监测仪器可以通过激光散射原理来检测空气中的细颗粒物的浓度，并即时反馈结果。
2. 民众参与式监测民众参与式监测是指通过公众提供的观测数据来监测雾霾情况。
通过大规模地搜集公众提供的雾霾观测数据，可以更好地掌握雾霾的分布和演变趋势。
这种监测方式能够增加公众的参与感，同时也提升了监测的覆盖范围。
3. 遥感技术遥感技术是通过卫星或无人机等远距离手段来监测并获取雾霾的信息。
这种技术可以实时地获取大范围的雾霾分布情况，并且具有高精度和高时效性。
利用遥感技术可以更好地掌握雾霾的形成和演变规律，为应对雾霾问题提供科学依据。
4. 空气质量指数（AQI）空气质量指数是一种用来评估空气污染程度的综合指标。
该指数可以综合考虑多项污染物的浓度，通过对PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳等多种污染物的浓度进行测量和计算，从而得出空气质量指数。
AQI是一种直观的评估方式，广泛用于雾霾监测和通报。
遥感技术在雾霾监测中的应用
遥感技术在雾霾监测中的应用作者：李紫未来源：《中国高新科技·上半月》2017年第03期摘要：遥感技术为实现低成本监测大气环境质量提供了便利，能从根源降低部分呼吸系统、心脑血管疾病的发生率，提高人们的生活质量。
文章通过介绍遥感技术在雾霾天气监测中的应用，提出建设性防治建议。
关键词：遥感技术；雾霾监测；大气监测文章编号：2096-4137（2017）07-067-04 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2017.07.171 研究背景2016年，我国空气质量较上年有所好转，但北方冬季大部分城市仍笼罩在雾霾的阴影之下。
自我国最新空气质量标准制定以来，2016全年北方地区成为雾霾天气重灾区，衡水、石家庄、保定、邢台、邯郸、唐山、郑州、西安、济南和太原等城市领跑空气质量最差前10。
河北及周边地区12月份大范围空气重污染事件持续发生，空气优良天气占比不足60%，比全国平均水平低出近22%，重度及以上大气污染天数比例高达9.2%，比全国平均水平比例高6.6%，这期间区域内PM2.5、PM10、SO2、NO2等危害气体的浓度已经完全超出人类健康可承受极限。
近年来，人体呼吸系统和心脑血管疾病的患者数量猛增，与频繁的雾霾天气有直接联系，PM2.5、PM10等颗粒物弥漫在大气中，很容易通过呼吸进入人体，进而引发诸如气促、咳嗽、哮喘、咽炎、肺炎等一系列危害人体健康的疾病，人们史无前例地开始重视大气污染指标，国家和社会在雾霾的监测和治理方面也加大了资金和技术投入。
遥感技术的出现为实现低成本监测大气环境质量提供了便利，通过有效手段的监测，并实施有针对性的防治措施，缓解人们生存环境的承载压力，更能从根源降低部分呼吸系统、心脑血管疾病的发生率，提高人们的生活质量。
2 遥感技术理论分析2.1 遥感技术的概念和基本原理遥感是在不与研究标的直接接触的条件下，通过某种传感器装置获取其特征信息，并对这些信息进行一系列提取、加工、解释，最终实现运用的科学技术。
遥感技术在雾霾监测中的应用
遥感技术在雾霾监测中的应用作者：赵剑桥来源：《农村经济与科技》2018年第05期[摘要] 随着经济的迅速发展，雾霾污染日趋严重，不仅威胁交通运输安全，也严重危害人体健康。
目前卫星遥感技术正成为我国监测雾霾的重要手段。
借助卫星遥感技术，能够实现对气溶胶、NO2与SO2有害气体、机动车尾气、秸秆焚烧、沙尘暴、工矿企业污染等的监测，为监管、治理雾霾提供了信息来源与技术支持。
[关键词] 遥感技术；雾霾；气溶胶；沙尘暴[中图分类号]X851 [文献标识码]A随着经济的迅速发展，雾霾污染日趋严重，不仅威胁交通运输安全，也严重危害人体健康。
如何科学、准确地监测雾霾，以寻找应对办法，已经成为一个社会热点问题。
目前卫星遥感技术正成为我国监测雾霾的重要手段。
对于空气质量的监测，传统方法主要是通过固定站点的观测仪器获取大气污染物的浓度数据，可是这种观测方式及其观测结果只能反映特定区域的大气污染情况，并不能全面反映更大范围的大气污染特征，而卫星遥感监测正好弥补了监测点分布不均的问题。
遥感影像是通过获取地物的反射、辐射和散射的电磁波信息进行成像。
因为雾霾粒子的散射和吸收会对地物电磁波的辐射传输造成不同影响，因此分析遥感影像的特殊信息，能够获取雾霾颗粒的浓度情况。
借助卫星影像遥感影像数据，能够实现对特定区域PM2.5空间分布与变化情况的快速反映，更宏观地监测空气质量。
1 监测气溶胶雾霾最常用的表征之一就是气溶胶光学厚度（AOD），它表征大气柱中气溶胶颗粒物整体消光能力。
卫星遥感是观测气溶胶空间分布的重要手段，能够在大气颗粒物保持自然状态的情况下，快速获取区域范围内的气溶胶颗粒物空间分布、面积、等级、频次等，有助于全面掌握雾霾的产生、变化状况，在雾霾监测应用中有非常明显的优势。
目前，得到气溶胶光学厚度的方法主要是通过卫星遥感影像数据如MODIS数据等，进行气溶胶光学厚度的反演，这在实践应用中已经取得一定成效。
2 监测NO2、SO2有害气体NO2、SO2等有害气体都是产生雾霾的重要物质来源，通过遥感技术可以有效监测NO2、SO2等污染气体柱浓度，对于雾霾的预测与预警作用极大。
2024年度雾霾(最完整版)
清洁能源替代
大力发展太阳能、风能等清洁 能源，减少化石能源的消耗， 从根本上降低大气污染物的排 放。
区域联防联控
加强区域间合作，实施统一的 大气污染防治规划和措施，形 成合力共同应对雾霾问题。
公众参与和意识提升
加强环保宣传教育，提高公众 环保意识，倡导绿色生活方式 ，共同营造良好的大气环境。
22
06
2024/3/24
24
企业社会责任担当
2024/3/24
严格遵守环保法规
企业应严格遵守国家和地方的环保法规，确保生产过程中的污染 物达标排放。
推广清洁生产
采用先进的清洁生产技术和设备，降低能源消耗和污染物排放，提 高资源利用效率。
强化企业社会责任意识
企业应将环保纳入发展战略，积极履行社会责任，为改善环境质量 贡献力量。
2024/3/24
地理位置
地形地貌和气候条件影响 空气流动和污染物扩散， 如盆地、山谷等易形成雾 霾。
自然灾害
火山喷发、沙尘暴等自然 灾害产生的颗粒物也是雾 霾的成因之一。
12
人为因素
工业排放
钢铁、化工等工业排放的废气中 含有大量颗粒物和有害气体，是
雾霾的主要来源之一。
2024/3/24
汽车尾气
汽车尾气中含有大量细颗粒物和有 害气体，尤其是在交通拥堵的城市 中，汽车尾气对雾霾的贡献更加显 著。
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可 吸入颗粒物这三项组成，它们与雾气 结合在一起，让天空变得阴沉灰暗。
2024/3/24
4
来源与形成条件
2024/3/24
来源
汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧等都是雾霾的主 要来源。
形成条件
静稳天气、扩散条件不利以及污染物排放量大是雾霾形成的 重要条件。
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• 成员2：李小鹏，编写报告，制作学习计划
团队成员及分工
雾霾的组成
雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物 和可吸入颗粒物这三项组成，它 们与雾气结合在一起，让天空瞬 间变得阴沉灰暗。颗粒物的英文 缩写为PM，北京监测的是细颗粒 物（PM2.5），也就是空气动力学 当量直径小于等于2.5微米的污染 物颗粒。这种颗粒本身既是一种 污染物，又是重金属、多环芳烃 等有毒物质的载体。
研究效果
遥感的应用
• 海洋监测、土地利用监测、城市 扩张预案、图像判绘、洪涝灾害 和地震灾害灾后影像分析等等。
• 遥感设备可以设置在飞机，热气 球，无人机等飞行器上，也可以 安装在卫星上，甚至曾经放置在 风筝上。
研究效果
研究效果
遥感在雾霾检测中的应用
• 卫星测量的辐亮度直接取决于地物波谱特性。在雾霾天气情况下， 由于雾霾对太阳辐射的散射和吸收作用，改变了电磁波的辐射传输， 电磁波受雾霾的影响，图像在色调、纹理及形状上都与其他景物有 明显不同。 一种思路是基于卫星遥感获取的高分辨率影像，利用法 结暗像元构函数法或深蓝算法反演出光学气溶浓胶度AOD值。AOD 值与空气污染程度呈线性相关。一种思路是用AOD的值来表征雾霾 程度
研究效果
• 还有一种思路是基于相关模型，通过AOD值来反演出空气污染物 PM2.5和PM10的浓度。
• 另一种思路是利用多光谱遥感影像，利用TC法和HOT对影像进行 变换。
研究效果
TC法和HOT法
• 1.TC变换后使植被生长状况的时间轨迹和土壤亮度轴相互垂直,通 过变换使植被与土壤特征分离，从而排除了土壤背景值对植物光谱 或植被指数的影响。Crist通过TC变换的3个特征值，对有雾霾影响 的LandsatMSS数据作归一化处理，通过分析发现气溶胶散射量的 变化会使MSS数据朝“黄度”方向有预期地转变。用空间滤波消除 其他噪声的影响，发现“黄度”信息可以作为揭示大气雾霾污染程 度的一个因子，雾霾程度越严重，MSS数据向“黄度”转变越多。
400074
THANK YOU
研究效果
遥感的概念
• 遥感是指非接触的，远距离的探测技 术。一般指运用传感器/遥感器对物体 的电磁波的辐射、反射特性的探测。 获取其反射、辐射或散射的电磁波信 息（如电场、磁场、电磁波、地震波 等信息），并进行提取、判定、加工 处理、分析与应用的一门科学和技术。
研究效果
遥感的原理
太阳是电磁辐射源，地面上的物体 会对由太阳光所构成的电磁波产生 反射和吸收。由于每一种物体的物 理和化学特性以及入射光的波长不 同，因此它们对入射光的反射率也 不同。各种物体对入射光反射的规 律叫做物体的反射光谱，通过测定 反射光谱可以得知物体的某些特性。
围内的大气污染情况，且观
测站点的数量在空间覆盖上
有限
学习计划
• 监测雾霾，首先就要了解雾霾的组成成 分，其次才是研究监测雾霾的技术。
• 而监测雾霾，那么就肯定要用到遥感技 术。
• 对于遥感技术，我们又必须知道遥感技 术的概念，遥感技术的原理，遥感技术 的应用。
• 组长：钟元，查找资料—遥感技术的概念， 遥感技术的原理，遥感技术的应用
选题背景
• 现有PM2.5检测方法包括重量法、β射线吸收法、微量振荡天平法
等三种，但均需要采购大量精密仪器，监测和维护成本较高，无法
直观地感受应用到大气监测的作用。
美国航拍 中国雾霾 分布图
对于大气污染监测，目前国 内主要是基于地面站点的观 测仪器获取大气污染物的浓 度，但是站点的观测结果只
能代表站点所在区域一定范
研究效果
• 2.HOT法通过辐射传输模型模拟及LandsatTM数据分析，晴朗天气 TM的蓝色波段与红色波段DN值（灰度值）高度相关。在蓝色与红 色波段散点图上，任何地物的像元点均集中分布在一条直线上，该 直线称为“晴空线”。雾霾天气时，随着雾霾的光学厚度增加，蓝 色与红色波段的表观辐射值也发生变化，表现在蓝色与红色波段散 点图上，灰霾天气像元点偏离晴空线，雾霾光学厚度越大，像元点 的偏移量越大。HOT法就是计算像元点偏离晴空线的偏移量，定义 为HOT=β1*sinθ-β3*cosθ。β1为蓝色波段的DN值；β3为红色波段
的DN值；θ为晴空线的倾角。
结论
• 我们知道了雾霾的组成成分以及它对人类的危害，也知道了雾霾的 形成原因。理解了遥感技术的基础。
• 我们把遥感运用到雾霾的监测中：风云系列气象卫星等遥感设备实 时监控雾霾，方便了对雾霾的治理，也通过移动端指导人们出行。 了解到遥感监测雾霾的具体方法
• 归根结底，对雾霾的检测是为了更好地治理雾霾，因此，做好环境 的保护作用，是我们每个人的责任。我们都应该为了我们的大自然 而做出自己的贡献，少开私家车出门，不然烧秸秆，工厂限制排放 污染气，政府和国家也应该大力治理环境，加强对环境的保护。只 有把家园维护好，我们才得以安全的生活。
致谢
• 参考文献 • [1]《科技日报》中国环保在线
/news/detail/dy101402_p2.html • [2]https:///view/e6bc1bed71fe910ef02df8技术在雾霾监测中的应用》 黄海阔 重庆交通大学，重庆
遥感与雾霾
——太空千里眼课题
选题背景
雾霾的危害
• 1.雾霾中的有害物质、微粒会吸附在呼吸都上引起支气管炎甚至肺 癌。
• 2.雾霾天对人体心脑血管疾病的影响也很严重，会导致中风等心脑 血管疾病。
• 3.雾霾天气还可导致近地层紫外线的减弱，影响维生素D合成，造 成缺钙。
• 4.雾霾天气能见度低，影响交通运输，导致航空延误，汽车拥堵、 车祸。