【遥感课程在环境专业教学的探讨】 环境遥感课程

　　摘要：遥感对于人类监测环境变化和研究环境灾害提供了新的技术途径，在环境领域的应用越来越广。结合作者讲授环境遥感课程的体会，探讨了该课程对于环境专业课程设置的必要性，并提出教学过程中的建议。
　　关键词：遥感课程 环境专业 教学探讨
　　
　　引言
　　2002年联合国发布的研究结果显示全球环境岌岌可危[1]。伴随着环境问题日益成为人类关注的热点，以及对未来可持续发展的渴望，人们对生态环境问题的关注越来越多。通过对环境的多个要素定性与定量化地评价来诊断生态系统的状况，并探讨改进环境管理方式，以期达到可持续发展和人与自然和谐的目的。
　　遥感科学与技术为满足人们对环境监测和评价相关信息的无止境的需求而平添了手段。遥感科学与技术是在测绘科学、空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。它通过遥感器采集目标对象的数据，并通过对数据的分析来获取有关地物目标、或地区、或现象的信息的一门科学与技术[2]。
　　目前已有一些环境专业开设遥感课程，本文结合作者在该课程讲授过程中的认识，从遥感的原理、特点、应用方面探讨遥感在相关专业设置的意义。
　　
　　1. 遥感介绍
　　1.1. 遥感基本原理
　　由于任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，被探测物体与电磁波的相互作用构成了它电磁波特性，它是遥感探测的依据。遥感器包括扫描仪、摄影机、摄像机、雷达、辐射计等，用于接收和记录目标物电磁波特征。这些信息，记录在数字介质上，可通过卫星上的微波天线传回至地面接收站。地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息之后，进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、几何校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式[3]。各专业人员按不同的应用目的再进行大量的信息处理和分析，用于资源、环境、农业、林业、渔业、地质、气象、水文、城市、工程、军事等方面的应用。
　　1.2. 遥感的特点
　　1.2.1. 大面积同步观测
　　由于遥感平台高，视角广，可以同步探测到的地面范围大，容易发现地球上一些重要目标物空间分布的宏观规律。例如我国2008年发射的环境一号A星（HJ-1A）、B星（HJ-1B）。每颗卫星上均装载性能相同的两台CCD相机，以星下点对称放置，平分视场、并行观测，联合完成对地刈幅宽度为700公里。
　　1.2.2. 高时效性
　　遥感可以在短时间内对同一地区进行重复探测，发现地球上的动态变化，这对于天气预报、自然灾害、军事行动等都非常重要。以环境卫星为例，单颗星可4天重复观测同一地区，两颗星组网后可2天重复观测同一地区。地球同步轨道卫星可以每半个小时对此观测一次，FY-2C星和D星同时工作实现了我国静止气象卫星“双星观测、互为备份”，并在主汛期实现了每15分钟获取一次云图。
　　1.2.3. 数据的客观性和可比性
　　由于遥感的探测波段、成像方式、、数据记录等均可按要求设计，使其获得的数据具有同一性或相似性。同时考虑到新的传感器和信息记录都可以向下兼容，所以数据具有可比性，遥感自20世纪六七十年代以来已经得到广泛应用，存储大量的数据，这对于我们客观研究地球环境变化提供了可能，从多年变化中了解到变化发生的范围、程度和趋势。
　　1.3. 遥感在环境监测的应用
　　1.3.1. 遥感在大气环境监测中的应用
　　大气中的温室气体通过它的辐射效应改变地气系统的辐射平衡和气候变化。气溶胶在很多生物地球化学循环中具有重要作用，它的光学厚度分布直接影响地气系统的辐射收支，极端情况下的沙尘暴爆发则会对人类活动和环境带来多方面影响。遥感可实现臭氧、气溶胶、沙尘暴等的监测。
　　1.3.2. 遥感在陆地环境监测中的应用
　　遥感能反映水质差异变化、富营养化、溢油污染、城市热岛效应、土地利用/土地覆盖变化、荒漠化等。以水环境监测为例，因为水的温度、密度、颜色、透明度等的变化能够在遥感图像上反映出来。如富营养化的水体中某些藻类繁殖生长，遥感图像某些波段数值会异常升高。
　　1.3.3. 遥感在海洋环境监测中的应用
　　遥感能够监测海洋表面水温、海流移动、海水分布、波浪、沿海岸泥沙混浊流，以及赤潮、海面油污染等。在进行海洋遥感的同时，仍可利用水面舰船、浮标、海滨研究站配合观测，使遥感获得的资料能得到验证和更好的利用。
　　
　　2. 课程设置探讨
　　2.1. 课程设置的必要性
　　现代遥感技术应用对现代环境科学研究方法的贡献是革命性的。环境科学侧重于研究环境污染与生态破坏的控制问题，在系统思想和系统科学理论、计算机技术以及数理模型方法等的有力支持下，已经逐步从经验性的定性描述走向相对客观的定量分析。在此基础上，遥感技术与环境科学的相互交叉，形成一个重要的遥感应用分支和环境科学研究的技术工具学科-----环境遥感。同时环境遥感作为遥感的应用研究领域之一，以其历史较长、发展全面、经验丰富和技术成熟的特点，有力支持了作为信息科学重要分支的整个遥感学科的理论发展和体系建设。环境遥感应用领域越来越广，例如城市扩展动态监测评价，防护林的保护规划和建设，海岸带的生态环境变迁分析，海上溢油、热污染的发现和监测，大气污染范围识别与定量评价、重大自然环境灾害的评估等，应用范围几乎涵盖了环境保护领域的各个方面[4]。
　　2.2. 课程设置的考虑
　　目前，环境遥感已作为环境专业的专业选修课进入大学课堂，随着对课程的讲授的认识以及学生学习效果的反馈，笔者发现了一些问题并提出针对性的建议。
　　首先，让学生了解环境遥感是多门学科尤其是遥感科学、地理科学、计算机科学及环境科学综合集成的结果，其最终服务于全球和区域的环境研究。环境遥感应设置在第三学年末或者第四学年初讲授，从而让学生在已有相关背景知识的基础上更好地学习环境遥感这门课程。
　　其次，在课程的理论知识讲授过程中，引用研究实例以提高课程的生动性，增加学生上机实习的学时，并且在上机实习时多配备助教以随时解决遇到的问题。应以启发式教学为主，并结合相应的专题讲座，以此提高学生对环境遥感这门课程的兴趣。
　　最后，教师的专业功底是讲授好这门课程的前提。主讲教师应具备扎实的遥感、环境科学、地理信息系统的背景知识和计算机基础。
　　
　　3. 结语
　　遥感技术作为环境监测的新手段和新工具，具有大面积同步观测、高时效性、客观性和对比性的优点，它与环境专业相结合，为人类监测全球环境变化和研究环境灾害提供了新的技术途径。因此，在高校环境专业课程中应考虑环境遥感的设置，使学生在现有学科背景的基础上进一步提升专业知识。