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在城市现代化建设进程中,伴随着经济的高速增长,必然会产生一系列的环境问题。如果环境问题得不到切实有效的解决,便成为经济和社会进一步发展的主要障碍。随着环境问题的日益突出和全球化,遥感(RS)技术在环境质量变化、生态环境监测和保护领域中的应用日益为人们所接受。近年来,国内外大量实践表明,遥感技术是获取生态环境信息的强有力手段,在环境污染监测中能迅速获取常规手段难以得到的环境信息,可动态反映生态环境质量的变化,大大节省环境质量变化、生态环境污染监测与调查的经费,为指导城市规划与管理提供科学依据。
本研究以珠江三角洲地区的中心城市一广州、深圳地区为例,应用遥感技术的研究手段,从不同角度、不同层次地动态分析广州地区的大气污染、水质污染、城市热岛效应、城市扩展以及深圳地区水库水质等城市环境质量变化状况,建立了有效的遥感监测环境污染的应用模型,着重解决了环境污染物波谱测量、波谱特征分析、遥感成象机理研究以及遥感监测应用模型等理论、技术方法的研究,有机地把环境科学与遥感技术结合起来,充分利用和发挥遥感经济、快速、准确、信息丰富、覆盖面广等的优点,总结了遥感技术监测环境质量变化的方法,建立了城市环境质量评价的应用模式,对城市环境污染综合遥感模型研究具有实际意义,也为珠江三角洲地区的环境污染遥感监测提供基础的科学依据,对我国城市的可持续发展具有重要的现实意义。论文主要取得如下成果与认识:
1、研究了广州地区各种水体的光谱特性和遥感影像特征,利用不同时相的遥感资料定性动态监测珠江广州河段水体的污染变化规律,建立了珠江水质污染的遥感定量监测模型和深圳水库水质(TOC、BOD、COD)的遥感反演模型。研究表明,遥感技术监测水质质量变化具有客观性、可靠性,可以定量化地预测水质综合污染指数,为大面积地水域监测提供一种方便、有效的技术手段；
2、研究了广州地区典型植物的光谱特性和效应以及受环境污染影响后植物的生理生态特征、生物地球化学特征以及各种植被指数的变化特征。研究表明,利用植物的光谱特性可以监测大气污染状况；植物的生物地球化学特征响应可以定性监测植物的大气污染综合指数和污染等级评价；
3、通过对广州地区1988、1995、2002年不同时相的遥感数据进行处理,采取地面温度反演技术提取广州市城区地表热场分布特征信息,反演出地表的真实温度,分析了不同时期热岛效应的变化特征与热环境变迁相关因子,并提出了有效控制城市热岛效应的对策。研究结果表明,广州市城市热岛效应明显,热岛分布区域广且范围在不断扩大,在空间分布上呈现“三线四区”的特征。通过地表温度对比分析发现,老城区温度比高温区低3.7～4.2℃,比低温区温度高2.9～3.3℃,热岛强度为6.6～7.6℃；城市的功能布局、人类活动和经济发展与热岛效应的空间分布有十分密切的关系,也是影响城市热环境的重要因素。
4、利用遥感技术对广州市23年来的城市扩展和城市化进程进行了动态分析研究,提取出1979、1988、1995、2002年等不同时相的遥感图像中建设用地和建成区的边界,进行叠加分析,研究城市扩展区域变化趋势和城市扩展的特征。研究结果表明,广州市随着经济的快速发展和城市化的不断深入,城市建成区面积不断增加；23年间广州市建成区面积净增加325.54km2,2002年达到397.4km2,比1979年扩大了近4.5倍,平均每年扩展14.15km2,年变化率达19.7％；广州市城市扩展模式基本上以旧城区为中心向四周延伸扩展的方式,形成圈层外扩和沿交通线路扩展的模式。
总之,采用遥感技术进行多层次研究城市环境质量具有全面、直观等优点,充分发挥遥感技术的优越性,便于面上对比分析和定点、定量研究,如与少数常规监测点相结合,就能更加全面、正确地反映出城市环境质量的分布状况,弥补常规监测的不足。因而,在城市环境质量监测中,遥感技术是一种行之有效的技术方法和监测手段。