遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

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第一篇:遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

摘要:近年来,世界各国都在大力发展环境遥感监测技术,并且取得了突破性进展,遥感技术在生态环境监测和综合评价中的作用已经得到国际社会的高度重视与认可。尽管如此,全球化的环境问题依然呈现日益突出的现象,环境事故与环境灾害频繁发生,尤其是我国的生态环境,在未来的社会发展中,我国还必须要面临着严峻的监测任务,因此对于在生态环境监测与综合评价中发挥重要作用的卫星遥感技术有着迫切的需要。

关键词:遥感技术;生态环境监测与综合评价;应用

前言

1972 年美国发射成功第一颗地球资源卫星,通过资源卫星人类获取了大量有关地球表面的卫星图像,而从这开始,集合了电子、光学、空间、生物学和地学等学科领域的最新成就的遥感技术很快在世界范围内得到了迅速发展和广泛应用,如今遥感技术提供的数据空间分辨率已经从公里级发展到亚米级,重复观测频率也已经从以前的月周期发展到如今你的几小时,且光谱波段跨越了可见光、红外到微波,光谱分辨率也从多波段逐步发展到超光谱,已经成为现代高新技术领域的重要组成部分,且遥感技术在生态环境监测与综合应用中发挥着重要作用。由于传统的生态环境监测与综合评价依然是以人工调查方法为主,但这种调查方法耗资大、周期长,不能够及时、准确反映环境变化的信息,而遥感技术就能够解决这些难题,因此在未来的生态环境发展中,遥感技术将会成为中坚力量。

一、遥感技术简介

遥感技术(简称RS)是指从远距离感知目标反射或者是由自身辐射出去的可见光、红外线结目标、电磁波等进行识别和探测的一种技术,并且在人造地球卫星发射成功后,遥感技术的得到了迅速的发展。例如航空摄影就是利用遥感技术进行目标拍摄。遥感技术种类比较多,按照利用的电磁波光谱段的分类标准,可以分为微波遥感、热红外遥感以及可见反射红外遥感三种,按照遥感平台的高度,又可以分为航空遥感、航天遥感和地面遥感三种。目前遥感技术主要由获取信息、传输信息、存储和处理信息等环节组成,遥感技术的系统核心是遥感系统,而获取信息的遥感器是遥感系统的核心组成部分。遥感器的种类比较多,例如多光谱扫描仪、电视摄像机、照相机、成象光谱仪、合成孔径雷达以及微波辐射计等,完成信息传输的设备是将遥感器获得的遥感信息从远距离平台传输到地面站,信息处理设备主要包括图象判读仪、彩色合成仪以及数字图象处理机等。

二、遥感技术在生态环境监测和综合评价中的应用

(一)遥感技术在水质监测与评价中的应用

在水质监测方面,遥感技术主要是利用污染水与清洁水的反射光谱具有不同特征为基础。清洁水的遥感影像颜色一般比较暗,尤其是在红外谱段上更加明显,当前陆地卫星的MSS、SPOT卫星的HRV数据以及TM影像数据都是在水质监测中通常使用的遥感数据,监测效果非常好。例如在监测水体石油污染时,由于石油膜表面比较平滑、致密,发射率低于水体但反射率也比水体高,石油和水体在光谱特性上有明显的差别,因此在遥感监测中,可以利用多种方法进行监测,可以利用海水与油膜在微波波段的发射率不同或者是利用微波辐射法测量它们的亮度、温度等,都能够分开石油和海水。又如监测水体富营养化程度时,由于水体发生富营养化的一大明显特征就是水体里具有大量的浮游植物,而这些浮游植物使得使得水体具有水体和植物共同的反射光谱特征,即在可见光波段,富营养化水体的反射率较低,而在近红外波段,富营养化的水体反射率就比较高,当在彩色红外图像上时,富营养化水体一般呈现出紫红色或者是红褐色现象。因此,我们可以通过对水体中悬浮物质的数量、叶绿素含量等进行调查,以准确监测水体富营养化的程度。利用遥感技术可以实现对水体环境的动态监测,当水体环境受到污染时,可以利用建立的监控系统与监控网络发出预警,并且显示出水体环境被破坏的不良发展趋势,从而为相关部门评价水体污染程度而采取措施提供有力依据。

(二)遥感技术在大气监测与评价中的应用

在进行大气环境监测时,主要是利用大气遥感传感器对大气的状态、结构以及变化进行监测。且所利用的电磁波谱主要是近紫外线到红外线范围、微波范围。大气传感器的主要监测对象是大气中的二氧化碳、甲烷、二氧化硫以及气溶胶、有害气体,由于遥感技术无法直接识别这些物质的三维分布,因而可以通过测量大气的吸收、散射以及辐射的光谱,从而识别出这些物质。目前用于大气环境监测的遥感技术分类标准不一,按照遥感平台的不同,大气环境遥感监测可分为地基遥感、空基遥感;按照电磁波辐射源的不同,又可分为主动式遥感技术和被动式遥感技术两大类。例如在进行大气气溶胶监测时,由于大气中的气溶胶粒子来源比较复杂,而且气溶胶本身不仅是污染物,还携带了许多有毒、有害的物质,因此通过监测大气中气溶胶物质的分布状况就能够推算出大气的污染程度。

(三)遥感技术在生态植被监测与评价中的应用

自然生态环境的最好标志之一就是植被的生长状况,如今随着遥感技术的不断发展,遥感技术能够对植被的叶面积指数、合作用吸收和辐射、种类成分、化学成分等进行放射数据测定,因而遥感技术已经成为确定一些大型植被与生物物理、生态学参量之间关联性的一种有利工具。目前,SPOT数据、NOAA/AVHRR数据以及LANDSAT/TM数据在生态环境遥感监测方面的利用面非常广,其TM数据具有覆盖面积大、空间分辨率高的优势,对于植被比较敏感,NOAA数据具有成像面积大、时空分辨率高,、基本不受地理条件限制、成本低等优势,因而这两项遥感技术深受人们的喜爱。通过利用遥感技术对植被生长状况的监测,可以为相关部门提供评价当地生态环境的依据,从而采取有效的生态环境保护措施。

结语:

综上所述,遥感技术在生态环境监测与综合评价方面发挥着越来越重要的作用,并在未来中,随着科学技术的不断发展,各种学科的互相融合,遥感技术定会获得更进一步的发展,其将会为人们提供更为有利的监测技术,保护人类社会与自然社会的和谐发展。

参考文献:

[1]魏伟,石培基,周俊菊,颉斌斌,雷莉.基于GIS和组合赋权法的石羊河流域生态环境质量评价[J].干旱区资源与环境.2015(01)

[2]唐国滔.基于GIS的广西北部湾经济区生态系统服务价值评估[D].广西大学.2012

[3]肖明.GIS在流域生态环境质量评价中的应用[D].海南大学.2011

第二篇:遥感技术在城市环境监测中的应用

遥感技术在城市环境监测中的应用

摘要:现阶段,由于多方面因素的影响,使得我国的城市环境污染日益严重,各类突发性环境污染事故比比皆是,从而导致生态环境失衡。环境监测作为控制环境污染的主要途径之一,其作用得以彰显。然而,我国幅员辽阔,仅凭现有的环境监测工作站及监测技术很难实现全方位监测,而且及时性和准确性也难以保证。遥感技术以其自身诸多优点,被广泛应用于各个领域当中,该技术在环境监测方面的效果也比较明显。基于此点,本文就城市环境监测中遥感技术的应用进行浅谈。关键词:环境监测;遥感技术;红外遥感

一、遥感技术概述

遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术的发展及其在地理学研究中越来越广泛和深入的应用,已经导致这一学科研究方法,特别是地理学研究中空间对象的观测与信息获取方法产生了根本性的变化,极大地提高了对地观测能力和丰富了观测内容,深化了人们对地理现象的认识。

(一)遥感技术分类

遥感技术主要是指通过物体对电磁波的辐射或反射,不与物体进行直接接触,远距离辨识及测量目标对象的一种监测技术。按照所使用的监测波段不同,该技术可分为以下几种类型:热红外遥感技术、可见光反射红外遥感技术和微波遥感技术。

(二)遥感技术的特点和作用

遥感技术的特点如下:监测速度快、范围广、能够进行长时间动态监测、投入成本低、回报高、无需现场采集样本、可以发现常规方法无法监测到的污染源;其较为明显的作用是可对指定区域进行跟踪测量,并且能够快速获取与污染有关的全方面信息,如污染源位置、污染范围、污染物分布及扩散情况、大气生态效应等等。

(三)遥感技术的应用范围

目前,遥感技术已在我国诸多领域内得到广泛应用,具体包括:农林牧渔业环境监测;地质、地理、水文、气象、海洋等环境监测;城乡规划、资源勘探、军事侦察、土地资源管理等等。现阶段,随着科技水平的发展速度不断加快,促进了遥感技术的发展,该技术目前能够测出水中大部分微量元素的实际含量,如叶绿素、水温、泥沙含量以及水色等等,而且其还可以测量出大气的温度、湿度以及各种有害气体的浓度和分布情况,在固体污染物的测量方面也有一定的作用。

城市的飞速发展带来了一系列城市污染问题。常规的人工调查方法由于周期长,耗资大,不能及时反映城市环境变化的趋势。而遥感(RS)技术由于具有快速、准确、大范围和实时地获取资源环境状况及其变化数据的优越性,成为城市环境监测的主要手段。

城市环境是自然环境和社会环境综合作用下的人工环境。污染物一般可分为化学性、物理性和生物性三大类。其中,现在遥感技术可以有效地监测城市中的大气污染、水污染、地面污染、固体废物堆场污染和热污染,并且可以监测城市土地利用变化、城市交通、灾害预警等方面。

二、遥感技术在城市环境监测中的具体应用

(一)在大气环境监测中的应用

大气污染主要是指工业和生活燃煤排放的废气 烟尘、粉尘、扬尘以及人工合成物质自然挥发有毒有害气体对大气的破坏。遥感综合技术在城市环境监测为大气环境质量监测和评价提供了有效的途径。根据遥感影像特征可对大气污染的范围、污染源的位置、污染物的扩散途径进行监测,结合实地观测数据还可对大气污染的程度进行测定。常规的大气环境监测的做法是在典型区布点采样,在室内分析大气中污染物的含量,并据此来监测和评价大气环境质量。量点的监测数据来评价全区,代表性和可靠性均差。

或者通过对穿过大气层的太阳直射光和来自大气和云的散射光以及来自地表的反射光的光谱分析,可以测量它们的光谱特征,求出大气气体分子的密度,从而确定大气中废气和有毒有害气体的含量,并可用此来对大气环境进行监测。

灾害性大气污染主要是沙尘暴。卫星图像拥有红外通道,可以确定沙尘暴的位置,同时它所具有的高时间分辨率(如1小时重返),更有利于大尺度监测沙尘暴的运动轨迹。目前沙尘暴研究和监测的主要是利用遥感手段。

例如:

1.臭氧层监测。因臭氧自身能够吸收0.3微米以下的紫外区中的电磁波,故此可采用紫外波段进行臭氧含量测定。此外,若大气中的臭氧含量达到一定高度时,温度也会随之升高,所以也可采用红外波段进行探测。

2.有害气体监测。对于由自然或人为条件下生成的二氧化硫及氟化物等有害气体,可采用间接解译标志进行监测。通常情况下,当植被受到一定程度的污染后,其对于红外线的反射能力会有所降低,加之纹理、颜色等外在特征也会异于正常状态下的植被,所以可利用植被这一特点,对污染情况进行间接分析。

(二)在水环境监测中的应用

应用遥感技术对水环境进行监测主要是以清洁水与污染水的反射光谱作为监测依据。正常情况下,清洁的水体其反射率较低,而且对于在光的吸收较强,从而使得其在遥感影像中呈暗色调,这一特征在红外谱段上更为明显。在进行水体监测时,可将水色指标及光谱特征作为遥感技术监测的主要依据。应用卫星获得的像片或磁带数据中水面光谱资料与正常水的光谱资料相比较,使用小型电子计算机作及时的处理,就能探测出水源中的各种污染情况。由于遥感技术监测的范围较广,从而使其在水体扩散时能够及时发现污染物的扩散方向、排放源、影响范围及程度,以便尽快找到污染源。因水体中的污染物种类较多,且过于繁杂,为方面遥感监测,通常将水污染分为废水污染、泥沙污染、热污染、石油污染等几种类型。

1.热污染监测。由于城市化和工业化的迅猛发展,大气中的二氧化碳急剧增多,大气层对地球生物生命起保护作用的臭氧层正在逐步地被破坏,致使全球气候普遍变暖,这就是所谓的“ 温室” 效应。而城市市区温度普遍较城市郊区高,这种城市市区出现的岛状的高温现象即所谓的“热岛效应”。

由于热岛的热力作用而形成局部大气环境,造成从郊区吹向市区的局地风,把从市区扩散到郊区工厂排放的污染空气,又送回市区,使有害气体、烟尘在市区内滞留积累,从而造成进一步的大气污染,所以城市热岛是一种热污染现象。利用遥感技术进行城市热污染调查,主要是利用热红外遥感,对城市下垫面的热辐射进行白天和夜间扫描,在热红外图像上,温度高的地区色调为浅色,温度低的地区则为深色,通过影像判读分析调查,可以查明城市热源、热场的位置和范围,并对热岛的时空分布、热岛强度和地表温度分布等进行测定和分析。

根据不同时间的遥感资料,还可研究城市热岛的日变化和年变化规律。总结城市热岛与下垫面性质的相关关系,可从城市规划入手,制约那些形成城市热岛的因素,防止城市环境的进一步恶化。2.石油污染监测。就港口和海洋而言,石油污染属于一种较为常见的水污染。利用遥感技术对石油污染进行监测,不但可以确定污染区的实际范围和石油含量,同时还能追踪到污染源。由于石油与海水的光谱特征差异较大,所以在很多光谱段上均可将石油与海水分开。3.废水污染监测。由于废水中所含的悬浮物种类较多且水色差异较大,加之特征曲线上的强度也有所不同,所以可采用多光谱合成图像对废水进行监测。此外根据废水中水温的差异情况,也可采用热红外进行监测。

(三)在地面污染监测中的应用 应用遥感技术对地面污水的排放造成的污染,可应用航空遥感拍摄的像片清楚地圈定出其污染范围。例如,当灌溉的农田遭受污染后,作物的生长在色调上有特殊变化,能同其他一般的禾苗区分开来。此外地下水的污染也会引起地面植被的变化,与正常生长区的作物有不同的光谱表现。多光谱成像仪能监测这些变化,从而圈定地面污染分布范围,进一步对地面污染做出预防规划。

因此,应用遥感技术,不但能圈定地面污染的分布范围,而且还能够对地面污染进行规划性的预防。例如,遥感综合技术在煤炭的自燃隐火监测中的应用。煤炭的自燃隐火不但每年要烧掉十亿吨煤炭资源,还要造成大面积的污染。地矿有关部门应用航空红外扫描仪,煤炭总公司应用地面红外测温仪,按地表温度的细微差异圈定隐火区,区分出燃烧区和燃尽区,分析其蔓延方向及规律,为大规模整治煤炭隐火提供了新的方法和经验。

(四)在固体废弃物监测中的应用

城市的固体废弃物的类型主要有居民生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾,以及混合垃圾,以上几种废物的混合物等。根据遥感图像的特征(如形状、色调或色彩)可以有效地调查固体废物堆场,尤其是利用航空热红外图像更为有效。

由于固体废物自身的物理化学分解作用,其温度一般高于周围地物,这在热红外图像上有着明显的色调特征。在城市中有的堆放物的影像特征与固体废弃物堆很相似,解译时容易混淆,因此需要适当地进行一些实地调查。例如,城乡结合部的垃圾堆与农村中的稻草堆粗看起来两者色调、形状都很接近,分布位置也无特点,但若仔细观察可见稻草堆顶部凸出,边界圆滑清晰,而垃圾堆则较平坦,边界模糊。

此外,由于城市中各种固体废弃物堆场的分布在空间与时间上均受到各个城市多种环境因素的制约。因此,根据堆放物位置的分布特征来判定堆放物是堆放物判定中的重要一环。例如,在人口集中、建筑密度大、管理严格的城市中心区,不太可能出现大面积的生活垃圾堆和工业垃圾堆,建筑垃圾堆只能堆在建筑工地周围或较偏僻的小马路上,而大的原料堆场也只可能出现在车站或码头附近,因此根据堆放位置可以进行堆放物性质的判断,从而进行正确的固体废物堆场污染监测。

三、结论

总而言之,遥感综合技术将帮助人们突破传统污染监测方法的局限,提高城市环境保护和污染监测能力,保护生态环境的平衡、提高人们生存环境的质量。同时它还将完成大量的基础研究工作,建立中国典型地物的波谱数据库和制定资源遥感调查技术规范。环境保护现已成为我国一项重要的基本国策,在未来的工作中,应加大遥感技术的应用力度,使其在环境保护方面的作用得到充分发挥。

参考文献

[1]马翠萍.刘有为.杨永.遥感技术在环境监测领域的应用[a].华北五省市环境科学学会第十七届年会论文集[c].2011(5)[2]孙震.苏尚典.益建芳.遥感综合技术在城市环境监测中的作用[j].测绘与空间地理信息.2009(4)[3]胡举波.陈玲.仇雁翎.遥感技术在大尺度、动态环境监测中的应用[j].环境科学与管理.2008(5).[4]周晨.环境遥感监测技术的应用与发展[j].环境科技.2011(z1)[5]曹国东.遥感技术在大气环境监测中的应用[j].内蒙古科技与经济.2010(7)

[6]黎刚.环境遥感监测技术进展[j].环境检测管理与技术.2007(1)

第三篇:遥感技术在环境监测保护中的应用及发展前景浅析

遥感技术在环境监测保护中的应用及发展前景浅析

【摘要】随着社会经济发展步伐的加快,环保问题成为越来越多人关注的焦点。为加强对环境的治理和保护,遥感技术被广泛运用到了环境监测当中。环境污染遥感监测技术具备成本低、速度快、监测面广,持续监测时间长等特点,能有效实现动态性、连续性、整体性的环境监测,与传统的监测技术相比,具有无法比拟的优越性。本文主要介绍了关于遥感监测技术的基本知识,及该技术在环境监测保护中的具体应用及发展前景,旨在为我国的社会经济的健康可持续发展提供借鉴。

【关键词】遥感技术;环境监测保护;应用;发展前景 前言

随着科学技术的不断发展,遥感技术已在各个领域进行广泛地应用,包括测绘、气象、能源、工程、环境保护、国土资源勘查、灾害监测等领域。在经济快速发展的今天,人们对物质生活的追求越来越高,一系列的环境问题也随之而来。生态破坏、环境污染等问题频发,人们的生存质量也遭到了严重的威胁。传统的环境监测手段由于对人力和物力的消耗较大,且监测效果不理想,对环境的实际状况反应不准确等问题,逐渐被人们摒弃。为了控制环境的进一步恶化,必须实施环境监测技术。作为获取信息的有力方法,遥感技术已成为监测和控制环境污染最为有效的手段,该技术能够对环境质量进行实时准确的评估,对于生态环境的改善具有重要的作用,对社会经济的可持续发展具有积极意义。

一、遥感技术简述

遥感技术始于20世纪中后期,该探测技术依据电磁波原理,借助传感仪器,将其发射或辐射的电磁波信息进行处理并成像,进而识别或探测地面景物。该技术是电子计算机技术与航天技术相结合的产物,通过飞行器上的遥感器感应地表物质的电磁辐射,并对其进行记录和识别。其基本原理是任何物体都具有吸收、反射和辐射光谱的特性,因此物体对于光谱的反映情况也会因时间、地点、光照等因素而有所不同。遥感技术就是运用这个原理来对物体进行判断。

二、遥感技术在环境监测领域的发展历程

随着科技的快速发展,应用于环境监测领域的遥感技术也愈发成熟。初期的遥感技术只是单纯地运用雷达技术对遥感光谱信号进行接收,该技术监测的敏感程度较低,监测的范围也较小,其精度也不尽如人意,难以实现较大面积的监测。为了探究更符合时代需求的遥感监测技术,科学家进行不断深入地研究,利用飞机、气球等设备来实施监测,以此实现监测范围的扩大化。但在实际的操作过程中,由于监控范围太广,环境的检测遭到了不同程度的干扰,因此只适用于部分特殊的监控。随着时间的推移,科技的发展给各个领域都带来了翻天覆地的变化,遥感技术也不例外。在科学技术的带动下,遥感技术领域的研究得到不断拓展,并且获得了较为理想的成果。此阶段主要利用卫星技术进行监控,同时改进遥感技术,[2][1]实现监控技术的提升与完善。目前,遥感技术已被广泛应用于我国的环境检测领域,此外,在空间区域污染和水陆环境污染的监控方面也获得了显著的效果。为得到支持环境管理的信息以及环境检测给予的技术支持,现已将卫星遥感技术列入到环境管理系统当中,包括生态保护、核安全监测、环境监测等,从而实现遥感技术对于大范围区域的动态监控。

三、环境监测中应用的遥感技术

(1)水污染监测。遥感技术对于水污染的监测主要是根据水呈现的光谱来判断水的清洁程度,按照光谱的具体表现来判定水污染的所处的频段。记录下相关的数据后,再进行全面的分析。遥感影像显示的暖色调则说明水污染较严重。通过对影像呈现的色调程度来判断水污染的具体分布,从而为水污染的治理制定切实可行的方案。

(2)大气污染监测。目前对于大气环境的监测主要是将微波和紫外线发射到检测区域,实现对大气中不同污染源的监控。由传感器将污染源产生的辐射与吸收的光谱检测出来,并进行分析,由此便能将大气中的各种有害成分检测出来,如二氧化硫、臭氧等气体。在了解大气污染情况的基础上便可采取相应的措施来治理大气污染。

(3)植被监测。生态植被的情况反映了一个区域的土壤、水文及整体的环境情况。遥感技术可以根据植被的放射数据对植被的特性进行较为准确的判断,如光合作用吸收和辐射、植被种类、单位体积的植物数量、叶面积指数、化学成分等。现阶段对于生态植被的监测主要采用的是SPOT数据、LANDSAT/TM数据及NOAA/AVHRR数据开展工作。TM数据的特点是覆盖面积大、空间分辨率高,另外B2、B3、B4波段的优势是对植被极为敏感。气象卫星数据NOAA 具有成本低、成像面积大、时空分辨率高、地域限制小的特点,因此在生态植被检测研究中被广泛地应用。

(4)温室效应监测。随着工业发展进程的加快,人类排入大气中的吸热性强的有害气体逐年增多,温室效应也随之而来。遥感技术通过对温室效应的监控,监测城市的温度。通过热红外线检测便能够检测出地表的温度,对遥感影像进行观察,影像越亮的地方,说明该地区温度越高。分析遥感监测的结果,从而采取有力的措施对温室效应进行有效、全面地治理。

四、环境监测遥感技术的发展前景

高空间与高光谱分辨率是遥感影像获取技术的总体发展趋势,同时会促进热红外遥感技术的发展。主要是由于环境资源遥感技术对于遥感数据精确度的要求不断提高,加上新型的高性能传感器的研发水平也在逐渐增强,因此对于卫星遥感影像获取技术的高空间和高光谱分辨率要求也在提高。在遥感信息模型方面,随着遥感信息机理模型不断拓展,人工智能决策支持系统与不确定性遥感信息模型的开发与应用也将开展重要的研究。另外具备地物的穿透能力和全天时影像的获取能力的雷达遥感技术也将得到更加广泛的运用。当今和未来遥感技术的一个重要发展方向就是综合地观测数据获取系统,该系统以地球为研究对象。集成地理信息系统(GIS)、专家系统(ES)、全球定位系统(GPS)以及污染遥感监测技术(RS),[4]

[3]有效运用环境污染遥感监测集成系统,提升环境监测的合理性、智能化与科学性,使环境监测的实施范围得以拓展。开发多功能的遥感信息技术,即将GPS、RS、GIS、ES技术结合于一体的,适用于环保领域的技术,也是未来环境遥感技术的重要发展趋势。众多实践与科研结果表明,将遥感技术合理地运用到环境保护中,既能推动环保事业的发展,又能节约琐碎的基础工作和大量的时间,从而有效提高社会经济效益,具有十分广阔的发展前景。

五、结语

现阶段环境问题不断凸显,为控制环境进一步恶化,应加大环境监测与保护力度。运用遥感技术对大气环境、水环境、生态植被环境等进行监测,收集更多可靠的数据,从而为环保工作的有效开展提供有力的依据。为满足社会经济发展的需要,应在完善现有技术的同时,加强对新技术的开发,以实现遥感技术更好地服务于环境监测,实现社会、经济、生态的全面可持续发展。【参考文献】

[1]张胜平.遥感技术在环境监测中的应用和发展前景分析[J].城市地理,2015(24):127.[2]李战,夏文前,王玉.遥感技术在现代环境监测与保护中的应用[J].绿色科技,2016(10):102-103.[3]齐爽,廖彦强.遥感技术在环境监测中的实践与发展[J].科技咨询,2015(09):103.[4]叶圆圆,高良敏.遥感技术在环境监测中的应用[J].环境保护与循环经济,2014(02):58-60.

第四篇:生态旅游规划设计在生态景观设计方面的应用

山西晋祠农业生态观光园的景观设计,在保留并发挥当地本土农业景观、自然景观及历史文化景观独特性的同时,开发与之和谐的有吸引力的旅游景观,并使之主题化、情景化、生态化、游乐化和动态化。主题庄园区作为整个园区景观设计的核心,将农业文化融入景观设计的同时,充分体现人工建造物作为旅游吸引物,在旅游项目中具有独特性。主题庄园以葡萄、桃花、杏花、薰衣草、玫瑰等五种适宜当地生长的农业种植物为主题,通过对其大面积种植来体现农业景观,并在庄园里建造与种植物有密切关系的造型别墅,如在杏花庄园,卧牛于庄园入口,满园杏花烂漫,木屋别墅于其中,当置身于此情此景之时,使人不自觉的想起“清明时节雨纷纷,路上行人欲断魂。借问酒家何处有,牧童遥指杏花村”的安逸与洒脱的生活。

园区内的假山窑洞宾馆是用疏通水塘的泥土堆砌而成的一座人工小山,利用其在园区内为观景制高点的优势,在小山的内部空间修建成特色的假山—窑洞宾馆。主题化的酒店餐饮、奇异的建筑是旅游接待设施在景观上不同于城市商务型接待设施的体现。假山窑洞宾馆是园区内独特性的旅游接待设施景观设计的体现。在旅游规划园区内,无论是引导指示系统,还是休憩服务系统和功能性建筑都与本土自然农业景观及人文景观高度协调。并从属于观光景区的各项核心景观,从材质和造型上不仅与核心吸引物相互协调,并成为提升核心景观不可或缺的从属景观,使之相辅相成。

入口大门以石头堆砌,门前植桃花,营造山有小口桃花鲜美落樱缤纷的美丽景色,随之出现的水车不停转动浇灌农田,使人顿时置身于淳朴自然的乡村恬静生活的情景。各个庄园的木屋别墅,造型别致突出庄园特色主题,体量上又能满足其使用功能,严格控制其规模的前提下,与自然的农业景观协调统一。

旅游规划园区内的“旅游景观”之所以区别普通的景观设计,在于整个园区的景观,本身就是旅游吸引力的重要组成部分,甚至是其最重要的部分,是项目的基础或卖点。因此,园区的景观设计,必须服务于整个园区的“主题”定位,在主题整合下,形成项目的独特吸引力,凸显“独特性卖点”,形成主题品牌。

第五篇:综合录井在生产中的应用和发展

综合录井在生产中的应用和发展

时间:2007-10-01 10:12:27 来源:石油科技论坛 作者:李绍芹 姜春来

摘 要:综合录井是一项成熟的技术,它不仅是判断地层岩性、发现油气层的有力工具,也是预防和防止钻井工程事故的武器。这些年来,随着钻井工艺技术的进步和发展,为之配套服务的综合录井技术,其功能也向前大大延伸,在指导钻聪明井、智能井、水平井方面发挥了越来越明显和重要的作用。

关键词:综合录井 预防事故 地质导向

辽河油田的勘探和开发已经进入中后期。受复杂多变的地质条件的影响以及注水采油工艺的制约,钻井过程遇到许多复杂的井下情况,如何确保安全?“低、深、难、稠、小”的油田地质特点,如何及时发现和实时评价?大规模的实施水平井开发,如何有效控制井眼轨迹,保证在油气层钻进?这些都是辽河油田当前勘探开发迫切需要解决的问题。综合录井技术是一项比较成熟的录井技术,它是多学科、综合性较强的应用技术。应用这项技术可以快速获得各项井下参数,对安全钻井、实时评价储层提供了手段。该项技术在辽河油田得到了广泛的应用,并取得了非常好的效果。

一、综合录井是确保安全钻井的工具

钻井是一项高投入、高风险的工程,存在着大量的模糊性、随机性及不确定性[1]。综合录井是多学科、多技术集成的高科技的产物,它可以提供大量的工程信息,分析判断钻井施工过程中地面、井下各类设备的工作状态,科学指导钻井,及时预报事故隐患,避免事故的发生,提高钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井成本。1.监测钻具扭矩参数,判断钻头使用情况

监测钻具扭矩参数,分析其变化情况,是一个评价钻头使用寿命、防止井下钻井事故的非常重要的方法。通过分析扭矩曲线变化特点,能够为认识井下情况提供有意义的信息。

我们把钻头下井使用划分为三个阶段,各阶段的情况是:第一阶段,牙轮钻头下井工作初期,扭矩曲线平滑均匀、低频低幅。初期,钻头轻微有规律地跳动,钻具轻微粘滑,形成均匀扭矩直线。这个阶段可以正常钻进。

第二阶段,钻头使用中期,曲线振幅较大,曲线毛刺、尖峰摆幅增多,且多呈对称分布。这个阶段因为牙轮钻头的牙齿磨蚀,钻具振动,导致钻头过早受损,钻杆疲劳,钻头跳跃加剧从而加速了轴承和牙齿的磨损。因此钻进操作上必须调整钻井参数,如钻压、转盘转数、钻井液性能等,以消除或减少破坏性,如果调整得当,则扭矩曲线平滑均匀,接近于第一阶段。

第三阶段,钻头工作后期,曲线大幅波动,无对称分布,高频高幅。我们通常称为钻头危险期。在这一时期,牙齿断损、牙轮旷动进一步加剧,扭矩曲线摆幅继续加大,但其摆动频率是连续不断的,扭矩曲线显纺纱棒形特征。由于断齿、轴承抱死等现象随时可能发生,必然使钻头跳跃和疲劳加剧,随时可能因钻头受力不均而蹩钻,牙轮掉井,钻具断裂,事故概率增大。因此,应立即起钻更换钻头。在MX 井录井过程中,我们就成功监测到钻头后期出现的异常情况,并进行了预报,为安全施工起到重要作用。该井施工时正常钻压为240kN,悬重1080kN,转盘转速70 转/min,转盘扭矩范围为5~5.5kN·m。当钻进至井深3788.20m时,其他参数未变而转盘扭矩范围变化为9~12kN·m,且波动剧烈。我们及时通知了钻井队工程技术人员,经继续观察发现,钻进至3790.24m时转盘扭矩变化更加剧烈,于是决定立即起钻,起钻后检查发现3 号牙轮轴承抱死。2.利用DC 指数,评价地层特性

DC 指数反映地层的可钻性,它是根据钻时、钻压、转盘转速、钻头直径计算后通过钻头磨损、当量密度等参数校正得到的。可以根据其变化发现异常过渡带,为平衡钻进提供依据,同时,可预防井涌、井喷、井漏,也可以通过压力分析进行地层对比。

在S X 井录井过程中,使用了ALS-2型录井仪提供的软件进行实时压力监测,共发现两段欠压实地层。我们及时将有关情况向工程监督和钻井队进行了详细说明。钻井队采取了相应的措施,在沙一段,把钻井液密度由1.26kg/L 调整到 1.30kg/L,经过多次顺利起下钻和电测证明,井壁维护良好;而在沙一段前,为保护油气层,不提高密度,只是调整其他性能,起下钻和测井作业均出现不同程度的遇阻遇卡,在完井电测期间多次划眼作业,说明了井壁维护不好。该井段电测时,从视电阻率、声波等计算的地层压力梯度1.39kg/L,与录井计算的压力梯度1.40kg/L 基本吻合。3.监测钻井液数据,判断井漏事故

通过综合录井对泥浆池体积及池体积差、出口的相对流量、泵冲数、立管压力等参数的实时监测能及时发现井漏。在XP 井钻至井深3043.20m 时,钻井液体积由83m3 降到为78m3,池体积差由0m3 变为-5m3,相对流量几乎变为0%,对应的立管压力略有降低,但这时的泵冲数没有变化,这说明入口的流量是稳定的,地面工况正常,井下出现钻井液漏失是无疑的。由于综合录井操作员及时地把这一判断汇报给了工程技术人员,工程上采取了相应的技术措施,避免了事故的进一步扩大。

综合录井技术进入辽河油田20多年来,设备不断更新,采集的参数也越来越多。录井人员通过对这些参数综合分析,预报了大量的钻头磨损、钻具刺漏、井漏、遇卡、遇阻及H2S 等事故前兆,为施工单位提前确定方案、采取措施提供了依据,既预防了事故,又节约了钻井成本。

二、综合录井是发现油气储层的利器

录井过程中及时发现、评价油气层是综合录井的重要内容之一。由于地层岩性、构造、岩石物性、岩石结构、油气性质、地层压力、钻井工艺、钻井液性能等诸多因素的不同影响,给现场工程技术人员及时发现和正确评价油气层带来了很多困难。但是,应用综合录井仪解决了这个难题,它可以进行全方位、多参数的实时监测,寻求各种直接或间接的证据,及时发现和评价油气层,克服了以往单一录井方法的局限性。

1.利用全烃资料,及时发现新的油气储层

在人们的认识中,储层应该是砂岩、碳酸岩,后来发展到了火山岩及变质岩。虽然人们不断地改变着想法、看法、认识,然而在人们的认识领域中泥岩是不可能作为一种油气储集层的。但是,我们综合录井在泥岩中发现了好的油气显示。在辽河东部凹陷的Y X 井录井过程中,地质录井认定的是泥岩,但综合录井监测的全烃值较高,达到100.0%,而且各种组分齐全。这种情况说明此套泥岩含有一定的油气。对这口井此套泥岩试油结果,获得了10.85t/d 的原油产量。这口井的试油结果给人们一个启示:不管是什么岩性,只要存在存储空间,都可以成为储层。

2.利用综合录井资料,及时落实油气储层

辽河油区砂岩孔隙性储层中,有些地区的油质较轻,岩屑录井反映出的油气显示差。在钻井过程中,岩屑经钻井液反复冲刷,到达地面后又多次清洗,对岩屑进行荧光检测往往不可能发现油气显示的情况,极易漏掉油气层。此外,裂缝性油气藏主要依靠岩石的裂缝、溶洞、晶孔等作为油气储集的主要场所,非均质性较强,再加上油质较轻,也存在着油气显示不明显的现象。一些浅层气有时也为常规录井所遗漏。但综合录井受储层岩性及油气性质的影响相对较小,所以它在发现和评价轻质油及非碎屑岩层方面具有很大的优势。辽河油田的YQ井,常规录井油气显示不明显,但综合录井的显示则相当明显。综合录井发现的油气显示层位,在完井试油时日产油43.54t。3.利用综合录井资料,落实地层岩性

扭矩曲线形态除与井下钻具工况、井身轨迹质量有关外,还与地层岩性有密切的关系。在井身质量、钻井参数变化不大的情况下,牙轮钻头的扭矩曲线表现为:钻遇泥岩时扭矩值低,曲线变化幅度小;钻遇砂岩时扭矩值偏高、变化幅度大;PDC 钻头一开始钻遇砂岩时就出现高频高幅的震荡曲线,并且曲线的震荡频率、幅度与砂岩粒度有密切的关系,随着砂岩粒度由细变粗,其扭矩曲线的震荡频率和幅度也有变快、增大的趋势。泥岩表现为曲线小幅度、低频率震荡。PDC钻头使用到后期,一般扭矩值升高,但曲线频率和震荡幅度减小。辽河油田的QX井钻进过程中有取心任务,我们通过扭矩曲线的波动预判了砂层的出现,辅助卡准了取心层位。

该井在钻至3200.00~3205.00m时扭矩出现不很明显的砂岩层特征,在钻到3206m 时扭矩曲线出现基本平直的一条直线,录井人员判断还没有钻到取心井段,建议继续钻进。当钻至3212m 时,扭矩曲线呈现高频高幅震荡的态势,引起了录井人员的注意;在钻至3214.50m时,决定停钻循环观察并随之取心。取心证实确实钻到了取心层位,扭矩参数起了重要的作用。

在东部凹陷的小字号井,在揭开粗面岩顶部时,经常因为灰绿色蚀变玄武岩及角砾岩的影响而不能卡准。应用综合录井后,充分地利用钻时及气测全烃值等参数进行判别,大大提高了准确程度。在CM 井钻至井深2887m时,气测全烃由0.36% 升高到0.81%,C1 由0.21% 升高到0.53%,这一气测异常的出现提醒了地质技术人员结合其他资料进行综合分析,最后确认已钻到沙三段粗面岩顶,后经在2895~2895.44m钻井取心及电测证实粗面岩顶面卡取准确。该井由于准确的卡取粗面岩顶界深度,及时地进行了中完作业,重新调整了钻井液密度,最终钻探成功。

综合录井以发现和落实油气显示为主的气测、地质资料收集、整理、油气显示评价等服务于油气地质勘探开发。气体检测和钻井液参数变化监测对及时发现、解释、评价油气层,起着越来越重要的作用。

三、综合录井是打聪明井、智能井、水平井的好帮手

近年来,随着辽河油田开发水平井的增加,综合录井又一项新的功能出现了,那就是地质导向功能。综合录井的地质导向功能就是通过设计的油藏数据信息资料与录井实时录取的数据资料比对,判断在水平井或其他定向井钻井中实钻井眼轨迹与设计轨迹和油气层段的空间关系,为控制井眼轨迹提供信息,确保井眼沿着目的油气层段穿越,提高钻井成功率,降低开发成本。例如,我们在HP 井现场检测时,通过综合录井的水平井地质导向系统发现该井钻至井深1607m(垂深1431.25m)时气测值低于所设的下门限,综合分析认为垂深降得过快,经微调井眼轨迹,在钻至井深1630m 时(垂深1430.01m,垂深向上调整1.24m),气测值便高于所设的下门限。经调整后确保了全井水平段绝大部分在良好的油气层段内钻进,在水平段试油获得了较好的产量。

辽河油田综合录井作业除了上面的水平井井眼轨迹微调之外,还发展了以下功能:井眼轨迹预测技术;数据离散技术,使录井参数沿井身轨迹显示的功能得以实现;井眼轨迹待钻分析技术;邻井防碰技术等。通过这些技术的应用,使辽河油田的科学钻探、聪明打井、发现和落实油气层、评价油气层、保护油气层以及水平井钻井的水平迅速得到提高,为提高勘探开发效率、大规模推广水平井奠定了基础,创造了条件。

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