环境遥感

当地和全球环境问题

据联合国称， 到 2050 年，地球人口预计将增长到 97 亿。 随着人口的增长， 对监测环境和气候变化也提出了新的挑战。 因此，对全球和地方范围内的环境遥感需求日益增长。

全球两个最大的环境地球观测计划是欧空局的哥白尼计划和美国宇航局的地球观测站。 以下是遥感目前解决当地和全球环境问题的一些方法。

欧空局的哥白尼计划：监测环境

欧洲航天局（ESA）哥白尼计划的目标是实现完全自主的监测系统。 所以它的目的很简单， 旨在了解地球的健康状况。 哥白尼的六颗哨兵卫星收集地球的综合图像。 对于该计划， 环境遥感被视为用于应急响应和安全的陆地、海洋、大气和气候变化。 总的来说，没有什么比欧空局的哥白尼计划更雄心勃勃了。

NASA 宇航局地球观测站：揭示气候变化

自 1999 年以来， NASA 地球观测站收集了有关环境和气候的大量信息。 如果巴西的雨林正在消失，可以从太空亲眼目睹。 从地球大气层到植被， NASA 的 A-train 机队每天都在调查地球。

除此外， 可通过动画、用户友好的全球地图看到地球发生了多大的变化。 例如，观察十多年来气溶胶、温度、植被天气模式和一氧化碳如何逐月变化。

当地环境遥感

局部范围内的环境遥感有多种应用。 借助 Planet 的卫星星座，刚刚开始覆盖监测我们的土地、水和空气。 或者可通过 Maxar 的卫星群利用一些最清晰的多光谱图像。 对于当地环境，以下是一些响应自然和人类活动影响的遥感示例。

建设项目土地覆盖

建设大型建设项目（管道、输电线路）， 依法必须通过环境影响评估（EIA）获得许可证。 环境影响评估衡量项目足迹对环境的预期影响。 对于环境遥感， 项目足迹将如何影响环境？ 在这种情况下，我们需要土地覆盖数据。

虽然“土地覆盖”是地表的物理属性， 但土地用途确定了人们如何使用土地。 那么沿着现有道路或穿过湿地建设有意义吗？ 首先，需要确定湿地在哪里。 我们经常使用基于对象的图像分析 (OBIA)等图像分类技术来创建土地覆盖数据。

实际上有各种类型的土地覆盖。 例如，湿地清单按类型和功能描绘了湿地。 作物库存存储一段时间内耕地的类型， 土壤清单确定了土壤的顺序和类型。

计算动物数量并了解栖息地

生态学家现在开始利用卫星来计算动物数量。 例如，要获得北极熊的可靠数量并不容易。 但对于时间研究来说， 如果北极熊在每个场景中移动， 他们不会将北极熊误认为是大石头。 因此，由于地处偏远和后勤限制， 现在卫星图像成为追踪北极熊等北极野生动物的工具。

这是可靠且准确的土地覆盖数据的另一个用途。 我们可以研究动物栖息地并保护它们的土地类型。 例如，道路基础设施的碎片化可能对濒临灭绝的动物产生重大影响。 通过 GPS 遥测，可以了解动物占据哪些栖息地， 并使用栖息地适宜性模型来保护它们。

GPS 系统的工作原理是利用三边测量和卫星群广播信号。 例如，轻型遥测项圈接收 GPS 信号， 可以追踪迁徙动物的长距离旅行。 由于鸟类通常生活在湿地和森林中， 野生动物管理者使用光探测和测距 (LiDAR)、多光谱和雷达来显示垂直结构和物候等森林特性。

当地经济的水健康

事实证明， 通过研究藻类，可以了解很多有关湖泊健康状况的信息。 这是因为它是注入湖中的氮和磷量的指标。 减少营养物质很重要， 因为它会影响依赖淡水渔业和旅游业的当地经济。

使用多光谱和高光谱传感器， 我们可以更好地了解藻华的生化特性。 此外，可以绘制出湖泊无法支持海洋生物的死亡区域。

但真正的问题是：悬浮固体如何进入和离开河流系统？ 我们已经知道卫星图像中水的反射率随着悬浮固体的增加而增加。 但通过土地覆盖数据，可以了解沿河沿岸地区的健康状况。 Landsat-8 像素可能无法在这里完成这项工作， 因为河岸带往往是沿着河堤的细条带。

测量冰川融化和北极航行

尽管99%的冰川都在极地地区， 但同时这里的生存环境也十分恶劣。 由于气候变化，冰川慢慢退缩， 这对海平面产生了深远的影响， 这也就是为什么美国宇航局的 GRACE 卫星测量冰川因融化而损失的数量。

由于其地理位置偏远且后勤限制， 卫星是探索、保护和监测它的理想选择。 由于北极可能是人类发展的最后伟大前沿之一， 因此在矿产开采、捷径运输和天然气方面具有经济潜力。

卫星一直密切关注着这个相对未知的地区。 例如，合成孔径雷达（SAR）可以为国防跟踪船舶。 但对于环境遥感， 雷达测高对于监测海冰厚度有着至关重要的作用。

时间胶囊：环境遥感

陆地卫星任务是历史上持续时间最长的地球观测任务。 自 20 世纪 70 年代以来， 已经有了一张像时间胶囊一样的地球快照。

借助陆地卫星图像， 可以为子孙后代汲取过去的经验教训。 例如，这可以防止石油泄漏、森林砍伐、死区、烟雾和其他人为灾难。

比较过去和现在的气候因素对于人类的生存具有不可估量的重要性。 因为可以绘制一氧化碳、叶绿素和气溶胶大小等气候变量的地图， 所以我们比以往任何时候都更好地了解地球的气候， 这包括 MODIS、CERES、AMSR-E、TRMM 和 MOPITT 等遥感仪器。

绘制海底之谜

在当今时代， 也许这些就可能认为我们已经绘制好了整个星球的地图， 对吧？但对于占地球 70% 的海底来说， 情况并非如此。 ESA 的 CryoSat-2 和 NASA 的 Jason-1 卫星利用基于重力的测量揭示了水下山脉和海底地形。 这包括海洋中海洋生物的多样性。监测海面温度和海洋颜色是特定鱼类种类的良好指标， 为了海洋环境的长期可持续性， 卫星澄清了对水产养殖有害的藻华。