第7讲遥感教材在城市环境监测中的应用2013
遥感技术在环境监测中的应用
遥感技术在环境监测中的应用遥感技术是一种通过获取、处理和分析地面、大气和水体等目标的信息的技术手段。
在环境监测领域，遥感技术的应用已经成为一种重要的手段，可以实现对环境变化的实时监测、数据的快速获取和分析，为环境保护和管理提供重要的支持。
本文将从遥感技术在环境监测中的应用方面进行探讨。
一、遥感技术在大气环境监测中的应用大气环境是人类生存和发展的重要环境之一，而大气污染对人类健康和生态环境造成了严重影响。
遥感技术可以通过卫星、飞机等平台获取大气污染物的分布和浓度信息，实现对大气环境的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测大气中的臭氧、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度分布，及时发现和跟踪大气污染源，为环境保护部门提供科学依据。
二、遥感技术在水环境监测中的应用水资源是人类生存和发展的重要基础，而水环境的污染和变化对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
遥感技术可以通过获取水体的遥感影像数据，实现对水体质量、水生态系统和水资源的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测水体中的蓝藻、浮游植物等有害生物的分布情况，及时预警水环境问题，保护水资源的可持续利用。
三、遥感技术在土壤环境监测中的应用土壤是生态系统的重要组成部分，土壤质量的好坏直接影响着农作物的生长和生态环境的稳定。
遥感技术可以通过获取土壤的遥感影像数据，实现对土壤类型、土壤湿度、土壤质地等信息的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测土壤的含水量、有机质含量等关键指标，帮助农业部门科学施肥、合理种植，提高土壤的肥力和生产力。
四、遥感技术在植被环境监测中的应用植被是地球生态系统的重要组成部分，植被的生长状态和覆盖情况对生态平衡和气候变化具有重要影响。
遥感技术可以通过获取植被的遥感影像数据，实现对植被覆盖度、植被生长状态、植被类型等信息的监测和评估。
例如，利用遥感技术可以监测森林覆盖率的变化、草原退化的情况等，为生态保护和恢复提供科学依据。
五、遥感技术在城市环境监测中的应用城市是人类活动的集中地，城市环境的质量直接关系到居民的生活质量和健康。
遥感技术在城市环境变化监测中的应用
遥感技术在城市环境变化监测中的应用随着城市化进程的加速，城市环境问题日益凸显。
城市的快速扩张、人口的急剧增长以及工业化的推进，给城市的生态平衡、空气质量、水资源等带来了巨大的压力。
为了有效地管理和保护城市环境，及时准确地掌握城市环境的变化情况至关重要。
在众多的监测手段中，遥感技术以其独特的优势，成为了城市环境变化监测的重要工具。
遥感技术是一种通过非接触式的手段，获取远距离目标物的信息的技术。
它利用传感器接收来自地面物体反射或发射的电磁波信号，并对这些信号进行处理和分析，从而获取有关目标物的特征和状态的信息。
在城市环境变化监测中，遥感技术主要通过卫星遥感和航空遥感两种方式来实现。
卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短、数据获取成本低等优点。
它可以对整个城市甚至更大范围的区域进行宏观监测，获取城市的土地利用变化、植被覆盖情况、热岛效应等信息。
例如，通过多时相的卫星影像对比，可以清晰地看到城市建设用地的扩张趋势，以及耕地、林地等自然用地的减少情况。
同时，利用热红外波段的卫星数据，可以监测城市的热岛分布，为城市规划和能源管理提供依据。
航空遥感则具有更高的空间分辨率和灵活性。
它可以针对城市中的特定区域进行精细监测，获取建筑物的高度、密度、结构等详细信息。
在城市环境监测中，航空遥感常用于监测城市的大气污染、水体污染以及城市生态系统的健康状况。
例如，通过搭载高光谱传感器的飞机，可以获取大气中污染物的浓度和分布情况，为环境治理提供精准的数据支持。
遥感技术在城市环境变化监测中的应用非常广泛。
在土地利用和土地覆盖变化监测方面，遥感技术可以准确地识别城市中的不同土地利用类型，如居住用地、商业用地、工业用地、绿地等，并监测它们的变化情况。
这有助于城市规划者合理规划城市的发展，避免盲目扩张和土地资源的浪费。
在城市植被监测中，遥感技术可以评估植被的覆盖度、生长状况和生物量。
通过监测植被的变化，能够了解城市生态系统的健康状况，为城市绿化和生态建设提供科学依据。
遥感技术在环境监测中的应用
遥感技术在环境监测中的应用在当今社会，环境保护已成为全球关注的焦点。
为了更好地了解和保护我们的环境，各种先进的技术应运而生，其中遥感技术发挥着至关重要的作用。
遥感技术就像是一双“千里眼”，能够让我们从遥远的地方获取大量关于环境的信息，为环境监测和保护提供有力的支持。
遥感技术，简单来说，就是不直接接触目标物体，而是通过传感器接收来自目标物体反射或发射的电磁波信息，从而对目标物体进行探测和识别的技术。
它具有大面积同步观测、时效性强、数据综合性和可比性等诸多优点，这些优点使得它在环境监测领域有着广泛的应用。
在大气环境监测方面，遥感技术可以对大气中的污染物进行监测和分析。
例如，通过卫星遥感可以获取大气中气溶胶、臭氧、二氧化硫、氮氧化物等污染物的分布和浓度信息。
气溶胶是大气中悬浮的微小颗粒物，它们会影响大气的能见度和气候。
遥感技术可以通过测量气溶胶对太阳光的散射和吸收来确定其浓度和分布。
对于臭氧这种重要的大气污染物，遥感技术能够监测其在大气层中的垂直分布和浓度变化，帮助我们了解臭氧层的状况以及臭氧污染的趋势。
此外，遥感技术还可以用于监测沙尘暴等天气现象，为提前预警和应对提供重要依据。
在水环境监测中，遥感技术同样大显身手。
它可以对水体的水质参数进行监测，如叶绿素浓度、悬浮物浓度、透明度等。
叶绿素浓度是反映水体富营养化程度的重要指标，通过遥感影像的光谱分析，可以估算出叶绿素的浓度，从而了解水体的营养状况。
悬浮物浓度会影响水体的浊度和光学特性，遥感技术能够根据水体反射光谱的变化来推算悬浮物的含量。
另外，遥感技术还可以监测水域的范围、水温和水流量等，对于水资源的管理和保护具有重要意义。
例如，在监测河流、湖泊的水位变化时，遥感技术能够提供大面积、连续的观测数据，帮助我们及时掌握水资源的动态变化，为防洪抗旱、水资源调配等决策提供支持。
在生态环境监测方面，遥感技术能够对植被覆盖、土地利用和土地覆盖变化等进行监测。
植被是生态系统的重要组成部分，遥感技术可以通过测量植被的反射光谱特征来估算植被的类型、覆盖度和生长状况。
遥感技术在城市环境评估与监测中的应用
遥感技术在城市环境评估与监测中的应用随着人类社会的不断发展和城市化进程的加速推进，城市环境问题日益突出。
城市的空气质量、水质状况、土地利用等方面都面临着严峻的挑战。
如何准确、高效地评估和监测城市环境状况，成为了一个亟待解决的问题。
在这个背景下，遥感技术因其独特的优势逐渐成为城市环境评估与监测领域的重要工具。
遥感技术利用航空器或卫星对地球表面进行观测和探测，可以高效获取大范围、高分辨率的地球表面数据。
在城市环境评估与监测中，遥感技术可以提供丰富的信息，帮助分析人员了解城市的空气质量、水质状况、土地利用等关键环境指标，并监测其变化趋势。
首先，遥感技术可以用于评估城市的空气质量。
空气质量是城市环境中最直接影响人体健康的因素之一。
传统的空气质量监测往往需要大量的人力和物力投入，且仅能提供有限的监测范围。
而遥感技术通过获取大范围、高分辨率的空气质量数据，可以更全面、全天候地监测城市的空气质量状况。
利用遥感技术，我们可以获取大气中的颗粒物浓度、气体浓度等信息，并通过分析这些数据来评估城市的空气质量。
其次，遥感技术也可以用于监测城市水质状况。
城市的水质问题直接关系到人民的生活和健康。
传统的水质监测方法需要采集水样、送样到实验室进行分析，这个过程费时费力且成本较高。
而遥感技术可以通过观测水体的反射特性来获取水质信息。
通过遥感技术，我们可以了解城市水体的水色、透明度、浊度等指标，并及时监测水质的变化情况。
这种快速、无接触的监测方式不仅节省了时间和成本，还提高了监测的效率和准确性。
此外，遥感技术还可以用于土地利用评估。
城市土地的合理利用对于城市的可持续发展至关重要。
遥感技术可以提供详细的土地利用信息，帮助评估城市土地的利用情况和效益。
通过遥感技术，我们可以获取城市不同地区的土地类型、利用方式、绿化覆盖率等数据，并通过分析这些数据来评估城市土地的利用效果和潜力。
这些评估结果能够为城市规划和土地管理提供科学依据，促进城市的可持续发展。
遥感技术在城市环境监测中的应用
遥感技术在城市环境监测中的应用一、前言城市化进程已成为当今社会的一个不可避免的趋势，全球的人口越来越多的聚集在城市中，这导致城市环境问题越来越严重。
城市环境监测是现代城市管理的重要组成部分，它可以实现对城市环境变化的实时追踪和长期的掌控。
而遥感技术在城市环境监测中的应用，可以更加方便、高效的获取城市环境信息，为城市环境的管理提供更精准、及时的数据。
二、1、概述遥感指的是利用航空或卫星距地面500米以外的高空，使用专用相机和探测仪器以及数字图像处理技术获取大量的地球表面成像信息的自然科学技术。
在城市环境监测中，遥感技术可以应用于空气质量监测、噪声监测、水质监测等多方面。
大数据的应用，也使得城市环境监测变得更加高效和有针对性。
2、空气质量监测空气污染是当今世界上最为严重的环境问题之一，城市空气质量监测是城市环境监测中占比最大的一部分。
利用遥感技术，可以快速的获取城市中的气象信息、颗粒物浓度等空气质量指标。
并通过图像处理技术和数据模型进行分析，获得更加准确的质量指标。
同时，也可以对污染源进行监测和控制。
3、噪声监测随着城市化的发展，城市噪声污染问题也日益加重。
利用遥感技术，可以实现全市范围内对噪声增长情况的实时监控。
通过对噪声地图的分析，可以帮助城市管理部门制定有针对性的噪声控制政策，保障市民的身体健康。
4、水质监测城市中的水质问题也日益成为一个重要的环保问题。
利用遥感技术，可以快速的获取城市中河流、湖泊等水质信息和数据。
通过对水质信息的分析和处理，可以更精准的检测出水质问题，帮助解决城市水质问题，确保市民的生活和饮用水安全。
5、其他应用遥感技术在城市环境监测中还可以应用于土地利用监测、城市绿地覆盖率监测、灾害监测等多个领域。
这些技术的应用，可以更好的实现城市管理数据化、智能化，帮助城市管理部门更好的监测、管理和预防城市环境问题。
三、遥感技术在城市环境监测中的优势1、高效性：遥感技术可以实现全市范围内数据高效的获取和处理。
遥感技术在城市污染监测中的应用
遥感技术在城市污染监测中的应用随着城市化进程的加速，城市污染问题日益严峻，对人们的生活质量和健康产生了严重影响。
为了有效地监测和治理城市污染，各种先进的技术手段应运而生，遥感技术就是其中之一。
遥感技术作为一种非接触式、大面积、快速的监测手段，在城市污染监测中发挥着越来越重要的作用。
一、遥感技术的基本原理遥感技术是通过传感器从远距离接收和记录目标物体反射或发射的电磁波信息，然后对这些信息进行处理和分析，以获取目标物体的特征和性质。
在城市污染监测中，常用的遥感数据包括卫星遥感数据和航空遥感数据。
卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短等优点，能够对城市进行大面积的宏观监测；航空遥感则具有更高的空间分辨率，可以获取更详细的城市污染信息。
二、遥感技术在城市大气污染监测中的应用大气污染是城市面临的主要环境问题之一。
遥感技术可以通过监测大气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度和分布，为大气污染的监测和治理提供重要依据。
例如，利用卫星遥感数据中的气溶胶光学厚度（AOD）可以反演大气中颗粒物的浓度。
气溶胶光学厚度是指气溶胶对太阳光的消光作用，它与颗粒物的浓度密切相关。
通过建立气溶胶光学厚度与地面实测颗粒物浓度之间的关系模型，可以估算出城市大气中颗粒物的浓度分布。
此外，遥感技术还可以监测大气中的二氧化硫和氮氧化物等气态污染物。
这些污染物在特定的波长范围内具有特征吸收光谱，通过对遥感数据的光谱分析，可以获取它们的浓度信息。
三、遥感技术在城市水污染监测中的应用城市水污染也是一个严重的问题，遥感技术在城市水污染监测中也有着广泛的应用。
对于城市地表水的监测，遥感技术可以通过监测水体的颜色、透明度、温度等参数来判断水质状况。
例如，水体中藻类的大量繁殖会导致水体颜色发生变化，通过遥感影像可以识别这种变化，从而判断水体是否受到富营养化污染。
此外，遥感技术还可以监测城市污水排放口的位置和排放情况，为污水治理提供依据。
对于城市地下水的监测，遥感技术可以通过监测地面沉降、土壤湿度等参数间接反映地下水的变化情况。
遥感技术在城市生态监测中的应用
遥感技术在城市生态监测中的应用随着城市化进程的加速，城市生态系统面临着巨大的压力和挑战。
城市人口的快速增长、土地利用的变化、环境污染等问题对城市生态平衡造成了严重影响。
为了实现城市的可持续发展，有效地监测和评估城市生态状况变得至关重要。
遥感技术作为一种强大的观测手段，在城市生态监测中发挥着越来越重要的作用。
遥感技术，简单来说，就是通过非接触的方式获取物体的信息。
它利用传感器从远距离感知目标物体反射或发射的电磁波、可见光、红外线等，然后对这些信息进行处理和分析，从而获取有关目标物体的特征和状况。
在城市生态监测中，遥感技术具有多方面的应用。
首先，它可以用于监测城市土地利用和土地覆盖的变化。
通过不同时期的遥感影像对比，能够清晰地看到城市的扩张、耕地的减少、建设用地的增加等情况。
这有助于规划部门合理规划城市发展，保护耕地和生态用地。
遥感技术在城市植被监测方面也表现出色。
它可以测量植被的覆盖度、生长状况和分布情况。
城市中的公园、绿地、行道树等植被对于改善城市气候、净化空气、降低噪音等具有重要作用。
通过遥感监测，可以了解植被的健康状况，及时发现病虫害或干旱等问题，为城市绿化管理提供科学依据。
城市的热环境也是城市生态的一个重要方面。
遥感技术能够获取城市的地表温度信息，绘制出城市热岛分布图。
热岛效应会影响居民的生活舒适度和能源消耗，了解热岛的分布和强度，有助于采取相应的措施来缓解热岛效应，如增加绿化、优化建筑布局等。
在城市水环境监测中，遥感技术同样大有用武之地。
它可以监测水体的面积、水质状况、污染分布等。
例如，通过遥感影像的光谱特征，可以判断水体的富营养化程度、是否存在油污污染等，为水资源保护和水污染治理提供支持。
此外，遥感技术还能用于监测城市大气质量。
通过对气溶胶、颗粒物等的监测，了解大气污染的程度和分布，为环境管理部门制定治理措施提供依据。
与传统的监测方法相比，遥感技术具有许多显著的优势。
它能够实现大面积、同步观测，快速获取城市生态系统的整体信息。
遥感技术在环境监测中的应用
遥感技术在环境监测中的应用环境保护是当今社会面临的重大挑战之一。
为了更好地了解地球上的自然环境，并及时监测和应对各种环境问题，科学家们发展出了遥感技术。
遥感技术利用卫星、飞机等远距离传感器获取地球表面的信息，并通过数据分析和处理，对环境参数进行测量，为环境保护和管理提供重要的支持。
遥感技术介绍遥感技术可以分为主动和被动两种类型。
主动遥感技术使用雷达或激光器等设备主动发送电磁波，通过测量反射或散射信号来了解地球表面的特征。
被动遥感技术则是通过接收地球表面发出的辐射，如可见光、红外线等，来获取信息。
这些获取的数据可以反映地表温度、植被覆盖、水质等环境参数。
遥感技术在环境监测中的应用水质监测水质是环境监测的重要指标之一，而传统的采样和化验方式耗时费力。
通过遥感技术，可以快速获取大面积水域的水质情况，如水体的浑浊程度、营养盐浓度、藻类水华等。
这些信息可以帮助政府和环保部门及时采取措施，保护水资源和生态环境。
土地覆盖变化监测随着城市化进程的加快，土地利用和覆盖的变化对生态环境和社会经济发展都有重要影响。
利用遥感技术，可以定期监测土地利用变化情况，如城市扩张、农田面积变化、森林砍伐等，为城市规划和生态修复提供科学依据。
还可以监测植被覆盖率、土地水分状况等参数，评估土地的持续利用能力。
空气质量监测空气质量对人类健康和生态环境具有重要影响。
传统的空气质量监测站点分布有限，无法全面了解整个地区的污染状况。
利用遥感技术，可以获取大范围的空气质量数据，监测大气污染物的浓度和分布情况。
这有助于及时判断污染源和采取相应的减排措施，提高空气质量，保障公众健康。
自然灾害监测自然灾害，如洪水、地震、火灾等给人们的生命财产安全带来巨大威胁。
遥感技术可以在灾害发生前、期间和后期，通过获取影像数据来实时监测、评估和应对灾害。
通过对灾害区域的影像分析，可以快速了解受灾范围和程度，指导救援工作和灾后恢复。
遥感技术在环境监测中的应用十分广泛。
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7.1 遥感在城市水资源监测中的应用
• 城市水资源环境监测内 容：
– 城市湖泊变迁监测：由于 季节性降雨或城市化进程 引起湖泊水位变化或湖泊 的减少；
– 城市水质监测：由于工业、 生活污水排入，导致城市 水质受到污染；
• 水体污染种类不同，利 用多光谱影像进行监测；
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第7讲 城市环境遥感监测应用及城市遥 感应用前景
徐景中
内容回顾
• 6.1 遥感在城市规划中的应用
–概述 –城市规划中遥感技术的应用 –城市规划动态监管 –城市规划的遥感监测系统建设
• 6.2 遥感在城市园林中的应用
–遥感技术在数字园林中的应用 –数字园林遥感应用的系统建设
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主要内容
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3）废水污染和水体热污 染监测
– 危及水体中生物和农作 物的生长；
– 废水污染（石油、化工、 生活废水）
– 水热污染
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水 污 染 卫 星 图 像
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• 废水污染：
–废水排入：分布在沿河、沿海、或者港湾的工业或 人口密集区；往往是多排污口，多渠道的，有的还 是间断性的。
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三峡坝区冲沙时含有大量泥沙的水体
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• 悬浮固体浓度的获取方法：实际应用中通常选择与悬 浮固体浓度相关性好的波段，与实地调查悬浮固体结 果进行分析，建立特定波段辐射值与悬浮固体浓度的 对应关系模型，然后对该波段辐射值进行反演，得到 悬浮固体浓度。
• 可见光和近红外波段是反映泥沙等固体悬浮物最敏感 的波段。
–监测现状：常规方法难以对这些污染源及入海废水 的输移扩散进行整体监测。
–由于废水的水色种类多样，且与悬浮物性状千差万 别，所以对于废水污染，一般用多光谱合成图像进 行监测。
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石油污染
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• 石油污染：
–石油污染会在海面上形成一层油膜，由于未污染海 水与油膜的辐射反射率不同，辐射温度不同。因而 可以利用热红外图像进行遥感监测。
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城市水质监测中遥感技术应用包括以下内容：
1）水体富营养化监测 –水体富营养化是指在人类活动的
影响下，氮、磷等营养物质大量 进入湖泊、河口、海湾等缓流水 体，引起藻类及其他浮游生物迅 速繁殖，水体溶解氧量下降，水 质恶化，鱼类及其他生物大量死 亡的现象。这种现象在河流湖泊 中出现称为水华，在海洋中出现 称为赤潮。因占优势的浮游藻类 的颜色不同，水面往往呈现蓝色、 红色、棕色、乳白色等。
• 城市湖泊变迁监测方法：
• 大湖泊：利用中低分辨率遥感影像，采用边缘检 测算子，提取湖泊边缘，从而确定湖面变化；
利用中低分辨率遥感影像提取的湖泊边缘
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长江中游湿地50年的变迁图（阴影部分表示湿地）”
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• 小的湖泊或沟渠：采用高分辨率遥感影像进行监测； 如采用面向对象分割方法，先提取湖泊图斑，在进行 边界提取和分析处理；
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• 反映水体富营养化程度的最主要因子是叶绿素，其中 又以叶绿素-a最为突出，因此可基于不同浓度浮游植 物的辐射光谱特性进行遥感监测。
影像上的特点： • 不同浓度浮游植物的光谱特征曲线在0.44um处出现明
显的吸收；在0.52um处出现“拐点”，在0.55um附 近，普遍出现辐射峰值（在近红外波段具有明显的“ 陡坡效应” ）。而且水体叶绿素浓度越高，其辐射峰 值也越高。这就是叶绿素遥感的波谱基础。
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– 就精度而言，遥感方法通常低于常规监测方法，但 遥感技术正是通过这种精度上的损失，换取了水环 境研究的区域性、动态性和同步性，这正是把遥感 技术应用于水环境研究的意义所在。
– 常用遥感数据： • 多光谱遥感数据、高光谱遥感数据
– 遥感水资源监测方法： • 定性分析 • 定量反演
–遥感传感器与平台进展及趋势、城市遥感未来发展方向
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7.1 遥感在城市水资源监测中的应用
• 背景：
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• 背景：
– 水资源监测必要性： • 人口密度、资源紧张； • 水污染严重；
– 水资源遥感监测机理： • 被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特 征，这些光谱特征体现在对特定波长的光的吸收 或反射，而这些光谱特征能够为遥感器所捕获， 并在遥感影像中体现出来。
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2）泥沙污染监测
–特点：泥沙会使得水体的反射率提高，且随着泥沙 浓度的增加，水体发射波峰随之向长波方向移动， 称为红移；
–但在0.93-1.13um附近，由于对红外辐射的吸收增 强，此时反射通量会沙浓度监测的波段；
–定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段为：0.650.85um。
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高分辨率遥感影像提取的鱼塘边界
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• 城市水质遥感监测
– 水环境监测传统方法:主要以物理化学监测技术为主， 这类方法需要专门的仪器和实地数据，样本采集耗 费的成本比较高；
– 遥感监测方法: – 通过特定时间的遥感影像结合地面监测的水质分析
数据，建立比较准确的水质遥感模型，并利用该模 型处理遥感影像，可以实现水污染定量检测。 – 可以评价污染物产生的原因及污染途径，对水污染 问题进行鉴别和评估，可为防治城市水资源污染提 供技术支持。
• 7.1 遥感在城市水资源监测中的应用
– 介绍遥感在城市水资源监测中的应用方法和流程。
• 7.2 遥感在城市大气环境监测中的应用
– 主要介绍遥感在城市大气环境监测中的应用现状和前景。
• 7.3 城市地质遥感监测
– 介绍遥感在城市地质监测中的应用方法和流程。
• 7.4 遥感在未来城市发展中的应用前景
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例：
• 武汉 地区 部分 水体 观察 得到 的波 谱曲 线
陡坡效应
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• 叶绿素浓度信息提取方法：
– 根据叶绿素浓度与光谱响应间的关系，可采用不同 波段比值法或比值回归法，以扩大叶绿素吸收（ 0.44μm附近蓝光波段）与叶绿素反射峰（0.55μm 附近的绿光波段）或荧光峰（0.685μm附近的红光 波段）间的差异。