遙感技術(shù)在海洋中的應(yīng)用
海洋覆蓋著地球面積的71%,容納了全球97%的水量,為人類(lèi)提供了豐富的資源和廣闊的活動(dòng)空間。隨著人口的增長(zhǎng)和陸地非再生資源的大量消耗,開(kāi)發(fā)利用海洋對(duì)人類(lèi)生存與發(fā)展的意義日顯重要。所以,必須利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),全面而深入地認(rèn)識(shí)和了解海洋,指導(dǎo)人們科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)海洋。在種種情況下,遙感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
1.遙感技術(shù)在海洋中應(yīng)用的優(yōu)越性
與常規(guī)的海洋調(diào)查手段相比海洋遙感技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):
第一,它不受地理位置、天氣和人為條件的限制,可以覆蓋地理位置偏遠(yuǎn)、環(huán)境條件惡劣的海區(qū)及由于政治原因不能直接去進(jìn)行常規(guī)調(diào)查的海區(qū)。
第二,衛(wèi)星遙感能提供大面積的海面圖像,每個(gè)像幅的覆蓋面積達(dá)上千平方公里,對(duì)海洋資源普查、大面積測(cè)繪制圖及污染監(jiān)測(cè)都極為有利。
第三,衛(wèi)星遙感能周期性地監(jiān)視大洋環(huán)流、海面溫度場(chǎng)的變化、魚(yú)群的遷移、污染物的運(yùn)移等。
第四,衛(wèi)星遙感獲取的海洋信息量非常大。
第五,能同步觀測(cè)風(fēng)、流、污染、海氣相互作用和能量收支情況。
2.遙感技術(shù)在海洋中的應(yīng)用
2.1在海岸開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用
我國(guó)有1.8萬(wàn)公里海岸線,海岸帶面積約35萬(wàn)平方公里,其中泥沙問(wèn)題比較突出,特別是黃河、長(zhǎng)江、杭州灣、珠江口等大的河口,年平均輸沙量在5—12億噸以上。如果我們掌握了泥沙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,加以很好地利用,就是一筆巨大的財(cái)富;反之,則會(huì)帶來(lái)巨大的災(zāi)難。利用多時(shí)相的衛(wèi)星遙感圖像不僅可以反映大面積海區(qū)水體表層懸浮泥沙的分布規(guī)律和變化動(dòng)態(tài),而且還可以確定大風(fēng)天時(shí)高含沙量的活動(dòng)范圍。這些信息對(duì)新港口選址、新航道的開(kāi)辟、近海石油開(kāi)采以及解決舊港口淤積等問(wèn)題是必不可少的依據(jù)。
2.2在海洋漁業(yè)中的應(yīng)用
衛(wèi)星遙感信息可以用于漁場(chǎng)海洋環(huán)境研究,主要有:
①水溫反演:海水溫度與魚(yú)類(lèi)的生存、洄游有著密切關(guān)系,各種魚(yú)類(lèi)不僅有自己最適生存溫度范圍,而且隨季節(jié)進(jìn)行適溫洄游。氣象衛(wèi)星可提供大面積海面溫度信息,為漁業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。
②流隔研究:海洋中存在著不同的流系,不同流系之間存在著較大的溫度梯度,成為流隔。計(jì)算機(jī)對(duì)紅外圖像進(jìn)行密度分割處理后,可以清楚反映出不同流系分布,為確定中心漁場(chǎng)提供指標(biāo)。
③漁場(chǎng)小尺度水文現(xiàn)象監(jiān)測(cè):當(dāng)利用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到漁場(chǎng)存在著直徑為幾十到幾百公里的中、小尺度冷水渦旋時(shí),在渦旋中心附近可形成中心漁場(chǎng)。
④葉綠素濃度分析:海洋捕撈資源是以浮游生物年產(chǎn)量為基礎(chǔ),通過(guò)浮游生物年產(chǎn)量的測(cè)定,來(lái)估算捕撈資源潛力。而海洋葉綠素又是反映海洋浮游生物光合作用的重要參數(shù)。氣象衛(wèi)星可以提供海洋中葉綠素相對(duì)濃度分布。
2.3海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用
隨著海洋經(jīng)濟(jì)所占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值比重的提高,海洋近岸水污染也越來(lái)越嚴(yán)重,對(duì)海洋近岸水質(zhì)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法,由于空間覆蓋小和觀測(cè)頻度低,已無(wú)法滿足實(shí)際要求,迫切需要利用遙感等高新技術(shù)對(duì)海洋近岸水質(zhì)實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)、高頻率的監(jiān)測(cè)。為此,我國(guó)建立了“近岸水質(zhì)遙感實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息快速報(bào)送系統(tǒng)”。該系統(tǒng)可以自動(dòng)接收多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù),并提供水質(zhì)分類(lèi)圖象、水溫、懸浮物、赤潮和水體污染狀態(tài)等,通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)把信息實(shí)時(shí)上報(bào)給相關(guān)政府部門(mén)。
2.4海洋災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用
海洋環(huán)境與災(zāi)害應(yīng)急天空地遙感綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)及應(yīng)用項(xiàng)目針對(duì)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)的重大需求,綜合利用衛(wèi)星、航空、地面監(jiān)測(cè)的多源遙感數(shù)據(jù),構(gòu)建從數(shù)據(jù)獲取、處理、分析到應(yīng)用服務(wù)的天空地海洋遙感綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)體系,建立了海洋環(huán)境與災(zāi)害應(yīng)急天空地遙感綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)。
海洋環(huán)境與災(zāi)害應(yīng)急天空地遙感綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)及應(yīng)用項(xiàng)目在滸苔與溢油災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)、合成孔徑雷達(dá)與重磁力復(fù)合的海洋油氣資源遙感探測(cè)、海洋環(huán)境與海島海岸帶信息提取、寬幅和多譜段海洋航空遙感相機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成方面取得了創(chuàng)新性成果;并在2008年青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場(chǎng)滸苔應(yīng)急監(jiān)測(cè)、2008年廣西北部灣溢油事故監(jiān)測(cè)、渤海環(huán)境監(jiān)測(cè)、珠江口盆地油氣資源遙感綜合探測(cè)、南沙南部島礁及岸線遙感識(shí)別等方面得到了成功應(yīng)用,取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
3.總結(jié)
遙感技術(shù)是充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)和信息資源的最佳途徑,是實(shí)現(xiàn)海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和重要手段,在全球變化、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)中起著其它技術(shù)無(wú)法替代的作用。同時(shí)在維護(hù)海洋資源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中將極大地促進(jìn)信息科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、環(huán)境科學(xué)技術(shù)和地球科學(xué)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,海洋遙感衛(wèi)星相繼升空,海洋探測(cè)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),水下地形測(cè)量、重力測(cè)量?jī)x器不斷更新?lián)Q代,為海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取提供了保障。
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