用遥感技术“守护”湿地
揭开遥感技术的面纱
遥感,顾名思义,“遥远的感知”。它是指利用搭载在各类移动/静止平台上的不同传感器,對目标地物的电磁波辐射、反射特性进行探测,并根据其特性对目标地物的性质、状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感平台包括不同的卫星、飞机、气球以及地面移动的各种设备。一般而言,遥感技术系统包括数据获取、数据处理和遥感应用三个部分。
数据获取是指利用各类传感器对目标地物的电磁波特性进行记录的过程。数据处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感数据进行校正和分析,掌握或清除遥感原始数据中的误差,尽量恢复被探测目标地物的原有特征,从而以满足进一步应用的需要。遥感应用是指不同行业或者专业人员按不同的应用目标,将遥感数据应用于各业务领域的使用过程。遥感的应用从军事和科研领域逐步推广,应用到社会和经济生活的各个方面,例如军事、农业监测与估产、地质矿产勘探、自然资源调查、地图测绘、环境监测以及城市建设和管理等。
遥感技术的特点
大面积同步观测
遥感技术从地面到高空的不同的高度对地球进行大范围探测与观测,获取有价值的数据。这些数据拓展了人们的视觉空间,为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件。与传统的地面作业相比,具有显著的优势。例如遥感用航摄飞机飞行高度为10千米左右,陆地卫星的卫星轨道高度可以高达910千米左右,从而可及时获取大范围的地表信息。一张陆地卫星图像,其覆盖面积可达3万多平方千米。这种展示宏观景象的图像,对地球资源和环境分析极为重要。
时效性强
由于遥感技术获取数据的速度快、周期短,从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料,以便更新原有资料,或根据新旧资料变化进行动态监测。例如,NOAA气象卫星(美国国家海洋大气局第三代实用气象观测卫星)每天能收到同一地区的两次图像。
珍贵历史资料
如同照片可以较好地保存个人的历史信息一样,遥感技术获取的数据可以完好地保存地球表层的历史状态信息。这为我们通过遥感资料很好地了解地表的变化提供了第一手的珍贵历史资料。
客观反映变化
通过遥感技术观测和探测的地表信息,可以客观地反映地物的状态及其变化,如土地违法占用、污染物的排放、农业的估产等,从而克服了通过人为汇总的主观性的缺陷。
经济与社会效益
由于遥感技术获取数据的制约条件少,在人类难以到达的很多地方,如沙漠、沼泽、高山峻岭以及地震灾害等现场,采用不受地面条件限制的遥感技术,特别是航天遥感,可方便及时地获取各种宝贵资料。
遥感技术在湿地研究中的应用
湿地调查与制图
了解湿地的分布与面积,是进行湿地保护与合理利用的前提,也是理解一个国家和地区自然资源和环境禀赋的基础性工作。利用遥感技术,结合地面调查等,进行湿地资源的调查、湿地编目和制图是遥感技术应用于湿地研究与管理工作的主要内容之一。
由于湿地具有的不可通达性,遥感技术尤其显示了其优势。例如中国科学院利用陆地卫星的遥感数据,于2009年完成了中国湿地的制图,为湿地管理和应用提供了第一手的基础数据资料;2013年,国家林业局组织全国的力量,基于不同的遥感数据,完成了中国湿地资源的第二次详查……这些数据为生态保护和生态红线的划定提供了基础性资料。
湿地生态环境监测
无论是湿地退化还是湿地恢复,都是一个渐变的过程。通过遥感技术对湿地植被状态(如生物量、长势)或者湿地水文条件的监测,都可以很好地实現对湿地生态环境的客观监测,从而做出有效和及时地判断。
湿地景观变化监测
湿地的结构及其组成对于发挥湿地的功能具有决定性作用。如同样面积大小的两处湿地,假设一个是完整的,而另外一个被分割成很多大大小小的斑块。从景观角度看,他们的完整性是不一样的;而从湿地对生物栖息地提供的功能来看,完整性好的湿地提供了更好的栖息地功能,也就能更好地保护生物多样性。通过遥感技术,可以很好地实现对这种湿地景观的监测。
湿地保护与管理的评价
由于遥感技术的及时性与客观性特点,利用遥感技术可以对湿地保护区的面积和生态环境质量开展监测,还可以在此基础上对保护前后或者湿地恢复前后的状态进行监测。利用前后的状态变化,可以开展湿地保护、管理和恢复等方面的有效性评价,从而提高管理的效率。
湿地遥感的不足与未来展望
湿地的重要性越来越被认可,湿地具有不同的资源、生态和环境价值,相应地其具有不同的理论概念和分类体系。现在我们依然面临着需要建立具有统一认识的湿地概念和湿地分类体系的问题。
水是湿地存在与否的先决条件,而地表水体具有的动态性决定了湿地的边界具有过渡性和模糊性。湿地的这种特性为湿地边界的判定造成了很大困难。如何判断湿地的边界不仅需要生态学的依据,也需要遥感技术给出相应的支撑。二者结合才能将湿地边界的确定从理论上的建立落实到具体的实践中,给湿地保护与利用提供支持。
在湿地遥感应用技术方面,一方面,随着遥感技术的发展,无论是基于国外的卫星数据,还是基于中国自身的遥感数据(中国目前是卫星的第二发射大国),越来越多的遥感数据可供使用;另一方面,如何将这些遥感数据应用于湿地的科研与管理,还存在着很大的瓶颈。这既与湿地自身的多样性、过渡性以及动态性特征密切相关,同时也与现有的遥感技术和遥感产品的成熟度有极大关系。
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