生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測(cè)“十四五”發(fā)展思路

李真(山東省東營(yíng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257100)

0 引言

現(xiàn)階段，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有著快速、客觀以及大范圍等諸多特點(diǎn)，其在天-地-空的立體式監(jiān)測(cè)預(yù)警結(jié)構(gòu)構(gòu)建中具有著極為重要且無(wú)法被替代的作用。當(dāng)前，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，立體遙感技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始往高空間、全譜段以及高光譜、立體化的方向所發(fā)展，同時(shí)也逐漸進(jìn)入到大數(shù)據(jù)的綜合分析時(shí)期，最終必然將由被動(dòng)化監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)化預(yù)警。對(duì)于生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，“十四五”時(shí)期對(duì)于其進(jìn)一步的發(fā)展具有著極為重要的戰(zhàn)略意義，對(duì)這一時(shí)期的立體遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)謀劃，可以為其進(jìn)一步的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

1 遙感技術(shù)的概念以及特點(diǎn)

1.1 概念

所謂遙感技術(shù)實(shí)際上就是借助遙感器來(lái)對(duì)地面上物體的性質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，遙感器通過(guò)分析每一個(gè)物體產(chǎn)生的不同的波譜相應(yīng)，來(lái)對(duì)地面上的各種物體進(jìn)行精確識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)感知的效果。通常情況下，大多通過(guò)位于地面上方的飛船、飛機(jī)以及衛(wèi)星等高空飛行物中安裝的遙感器來(lái)對(duì)地面各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，同時(shí)從收集到的信息中獲取到所需要的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)相關(guān)記錄、分析、研究以及傳送等實(shí)現(xiàn)地面物體精準(zhǔn)的識(shí)別。

現(xiàn)階段，遙感技術(shù)已經(jīng)成為了一個(gè)由地面至天空甚至是到達(dá)空間的，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的收集、信息處理、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了全球綜合化、深層次化、多角度化以及全方位探視與檢測(cè)的新型觀測(cè)體系，在當(dāng)前地球資源以及環(huán)境信息獲取工作中表現(xiàn)出了無(wú)可替代的重要作用。

1.2 特點(diǎn)

就目前的實(shí)踐情況而言，遙感技術(shù)具有著以下幾個(gè)特點(diǎn)：

首先，通過(guò)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料大范圍的獲取。目前，用于遙感監(jiān)測(cè)的飛行器可飛行的高度達(dá)到了約10 千米，而陸地衛(wèi)星衛(wèi)星的軌道高度則大約在910 千米，因此能夠?qū)崟r(shí)的收集到一個(gè)較大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。例如，某陸地衛(wèi)星的圖像，它總的覆蓋面積在某些情況下甚至可以達(dá)到近4 萬(wàn)平方千米，通過(guò)這種類型的宏觀景象圖像，技術(shù)人員能夠綜合的分析與研究地球資源以及環(huán)境狀況，有助于我國(guó)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步的發(fā)展。

其次，借助遙感技術(shù)可以快速的獲取到所需要的信息數(shù)據(jù)。因?yàn)樾l(wèi)星在圍繞著地球進(jìn)行著有規(guī)律的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以相關(guān)人員可以及時(shí)的觀察與收集到其經(jīng)過(guò)地區(qū)出現(xiàn)的各類自然狀況以及相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而有助于原有資料實(shí)時(shí)的更新，同時(shí)還能夠推動(dòng)實(shí)現(xiàn)新舊數(shù)據(jù)信息變化動(dòng)態(tài)化的檢測(cè)，相較于人工實(shí)地的勘查還有航空拍攝測(cè)量，遙感技術(shù)具有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。例如，陸地衛(wèi)星16 天左右便能夠完成一遍地球覆蓋。

再次，遙感技術(shù)在信息的獲取中不會(huì)受到過(guò)多的約束。不同于某個(gè)國(guó)家，地球整體的面積極為廣闊，有許多的地方處于“荒無(wú)人煙”的狀態(tài)，自然條件十分惡劣，很少有人可以到達(dá)這種地區(qū)，例如沼澤、沙漠以及高山峻嶺等，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段很難實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)，但是遙感技術(shù)不會(huì)受到外界條件的約束，能夠深入到更深層的位置進(jìn)行檢測(cè)，尤其是通過(guò)航天遙感能夠?qū)崟r(shí)且全面的收集各地生態(tài)環(huán)境信息。

最后，遙感技術(shù)能夠通過(guò)多種方式獲取信息，并且信息量較大。按照任務(wù)的種類，可以挑選不同的遙感儀器還有波段來(lái)進(jìn)行信息收集。例如通過(guò)可見(jiàn)光來(lái)對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)還可以借助紫外線、微波探測(cè)以及紅外線等來(lái)對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)不同的波段物體穿透性不同的原理，還能夠收集到物體內(nèi)部的各種信息，例如說(shuō)處在冰層、沙漠以及地面下方的水體與地物性質(zhì)等等，除此之外，微波波段甚至還可以實(shí)現(xiàn)全天不間斷的監(jiān)測(cè)。

2 當(dāng)前立體遙感監(jiān)測(cè)的實(shí)際形勢(shì)和進(jìn)展

2.1 立體遙感監(jiān)測(cè)的需求分析

自黨的十八大召開(kāi)之后，中央部門(mén)便指出了在統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一體”化的戰(zhàn)略布局還有“四個(gè)全面”整體發(fā)展的戰(zhàn)略等一系列工作中生態(tài)文明建設(shè)是極為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)而形成了習(xí)近平式的生態(tài)文明的理念，并指引著生態(tài)環(huán)境的保護(hù)進(jìn)行歷史性的變革。現(xiàn)階段，我國(guó)生態(tài)文明的建設(shè)處于一個(gè)壓力疊加且負(fù)重前行的重要階段，黨中央為此特地制定出了諸多的相關(guān)法案，同時(shí)也對(duì)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測(cè)提出了明確的要求。除此之外，我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)部門(mén)以及地方的政府等在目前生態(tài)環(huán)境管理中的生態(tài)監(jiān)督、大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)、督查以及應(yīng)急技術(shù)支持還有水環(huán)境的監(jiān)測(cè)等諸多方面都對(duì)立體遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)也都有著極為迫切的需求。

2.2 進(jìn)展與成效

因?yàn)樵谧罱鼛啄辏覈?guó)的生態(tài)環(huán)境管理部門(mén)針對(duì)水、氣以及生態(tài)環(huán)境等進(jìn)行了一系列的立體遙感監(jiān)測(cè)和應(yīng)用，所以為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的管理工作有效的開(kāi)展提供了有力的支撐，同時(shí)還在青海、浙江以及河北等諸多地區(qū)進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測(cè)實(shí)際的應(yīng)用，并對(duì)所監(jiān)測(cè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境情況進(jìn)行了科學(xué)以及合理的分析，最終所取得的效果也極為顯著。

(1)立體遙感監(jiān)測(cè)體系的建設(shè)。現(xiàn)階段，我國(guó)一共有4 顆在軌衛(wèi)星被用來(lái)開(kāi)展生態(tài)環(huán)境的遙感監(jiān)測(cè)以及與其相關(guān)的配套工作，并且我國(guó)有關(guān)部門(mén)還批準(zhǔn)制造了7 顆全新的專門(mén)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的后續(xù)衛(wèi)星，而且在未來(lái)，相關(guān)的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)還將得到不斷的完善。我國(guó)相關(guān)的生態(tài)保護(hù)單位設(shè)計(jì)出了能夠在同一時(shí)間接受多個(gè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡孛媾涮自O(shè)施，并且還設(shè)置了配套的圖形工作站、大型服務(wù)器還有存儲(chǔ)設(shè)備等一系列硬件設(shè)備，同時(shí)還構(gòu)建了一個(gè)無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)體系，從而形成了一個(gè)基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)相關(guān)部門(mén)還準(zhǔn)備建設(shè)一個(gè)相對(duì)應(yīng)的監(jiān)管平臺(tái)，最終使其形成一個(gè)相對(duì)完善的監(jiān)測(cè)體系。

(2)當(dāng)前應(yīng)用的狀況。我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)部門(mén)多年以來(lái)已經(jīng)開(kāi)展了諸多有關(guān)立體遙感監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)而言，我國(guó)已經(jīng)完成了大部分國(guó)家級(jí)還有省級(jí)的自然保護(hù)地帶動(dòng)態(tài)的定時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了2011 到2015 和2015 到2019 年我國(guó)生態(tài)環(huán)境情況變化的遙感評(píng)估以及調(diào)查，同時(shí)還對(duì)國(guó)家重點(diǎn)的生態(tài)地區(qū)縣域的生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行了遙感核查。我國(guó)在水環(huán)境的監(jiān)測(cè)上完成了“三湖”水化遙感的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，對(duì)全國(guó)各個(gè)飲用水產(chǎn)地和流域面源的污染等進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)。而在大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)上，則對(duì)我國(guó)的秸稈焚燒點(diǎn)以及灰霾重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了遙感動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，并借助無(wú)人機(jī)來(lái)對(duì)工業(yè)聚集區(qū)開(kāi)展相關(guān)的巡查與監(jiān)督。除此之外，我國(guó)在土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)中對(duì)一些重點(diǎn)的污染單位進(jìn)行了空間位置的遙感確認(rèn)，而且還對(duì)我國(guó)計(jì)劃修建以及正在修建的核電廠以及核電站的溫排水等進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境有效的監(jiān)測(cè)。

3 發(fā)展的思路

3.1 指導(dǎo)的思想

我國(guó)生態(tài)環(huán)境的立體遙感監(jiān)測(cè)在現(xiàn)階段以及未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，都會(huì)深入的貫徹以及保持習(xí)近平主席的生態(tài)文明理念以及全國(guó)生態(tài)保護(hù)大會(huì)的精神，堅(jiān)決執(zhí)行黨中央以及國(guó)務(wù)院做出的相關(guān)決策部署，同時(shí)將服務(wù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)管作為原則，把加速建設(shè)科學(xué)、權(quán)威以及高效化的立體遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)做主線，時(shí)刻以生態(tài)文明的建設(shè)還有污染防治的攻堅(jiān)戰(zhàn)為中心，對(duì)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)進(jìn)行全面改革與創(chuàng)新，從而增強(qiáng)立體遙感監(jiān)測(cè)的能力，最終更好為我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作助力。

3.2 總體的目標(biāo)

當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的立體遙感監(jiān)測(cè)發(fā)展目標(biāo)為構(gòu)建并且完善現(xiàn)有的立體遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，搭建一個(gè)國(guó)家還有地方可以相互聯(lián)動(dòng)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)頂尖的生態(tài)環(huán)境的立體遙感監(jiān)測(cè)水平，從而達(dá)到全國(guó)甚至是全球的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)化的立體遙感監(jiān)測(cè)，并為我國(guó)的生態(tài)文明等建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。

4 工作的思路

4.1 構(gòu)建立體遙感的監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

在“十四五”時(shí)期，立體遙感監(jiān)測(cè)的發(fā)展思路里明確的提出了“打造一張網(wǎng)”的理念，而所謂的“一張網(wǎng)”實(shí)際上就是要構(gòu)造出一個(gè)立體遙感的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)(其中包括有監(jiān)測(cè)能力以及監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)兩種網(wǎng)絡(luò))，最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境、污染源還有水環(huán)境等進(jìn)行立體化、實(shí)時(shí)化的遙感監(jiān)測(cè)。

(1)監(jiān)測(cè)能力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。對(duì)于衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)而言，按照國(guó)家空間的基礎(chǔ)設(shè)備規(guī)劃，借助“新建與共享”等方式，來(lái)形成“4+4+4”的生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控衛(wèi)星體系，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)全國(guó)乃至全球覆蓋的生態(tài)環(huán)境的立體遙感監(jiān)測(cè)。而對(duì)于無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，則需要在我國(guó)布置一些無(wú)人機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而解決衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的能力不足的問(wèn)題，進(jìn)而滿足我國(guó)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)督以及執(zhí)法等諸多工作的需求。除此之外，還需要在地面建立遙感的真實(shí)性檢測(cè)點(diǎn)，同時(shí)把收集到的數(shù)據(jù)和有關(guān)的部門(mén)進(jìn)行共享與協(xié)調(diào)，從而滿足模型精度的檢驗(yàn)需求。

(2)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。我國(guó)在大氣環(huán)境方面的監(jiān)測(cè)，對(duì)重點(diǎn)的城市開(kāi)展了大氣顆粒物以及溫室氣體等諸多領(lǐng)域的遙感監(jiān)測(cè)；在水環(huán)境的監(jiān)測(cè)中，進(jìn)行了地下水位的水位變化還有跨界河湖實(shí)際面積的改變等遙感監(jiān)測(cè)；而在對(duì)污染源進(jìn)行的監(jiān)測(cè)中，則開(kāi)展了大氣熱點(diǎn)網(wǎng)格以及面源污染等遙感監(jiān)測(cè)。

4.2 實(shí)施三大核心工程

想要讓生態(tài)環(huán)境的立體遙感監(jiān)測(cè)得到進(jìn)一步發(fā)展，就必須要真正的落實(shí)相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作，并開(kāi)展我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的紅線監(jiān)管、綜合化立體遙感的監(jiān)測(cè)以及遙感監(jiān)測(cè)能力的建設(shè)等三大核心工程。

(1)紅線監(jiān)管項(xiàng)目。為了滿足國(guó)務(wù)院及中共中央提出的相關(guān)要求，我們一定要對(duì)人類的活動(dòng)、生態(tài)系統(tǒng)的功能、我國(guó)植被的情況以及海洋的水質(zhì)情況等紅線監(jiān)管類業(yè)務(wù)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，堅(jiān)決落實(shí)黨中央及國(guó)務(wù)院提出的相關(guān)要求，確保我國(guó)生態(tài)環(huán)境得到有效的保護(hù)。

(2)綜合化立體遙感的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。在業(yè)務(wù)的體系上，需要開(kāi)展的遙感監(jiān)測(cè)的業(yè)務(wù)共有6 大類總計(jì)19 項(xiàng)，其類別分別是環(huán)境質(zhì)量、全球化生態(tài)環(huán)境、生態(tài)情況、核安全以及應(yīng)急、污染源等；而在技術(shù)的體系上，則需要對(duì)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)技術(shù)還有規(guī)范進(jìn)行深入研究和攻關(guān)。除此之外，在監(jiān)測(cè)能力這一方面，還需要建設(shè)地面的遙感真實(shí)性的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并培養(yǎng)出一批專業(yè)的監(jiān)測(cè)人員，從而確保監(jiān)測(cè)工作高效的開(kāi)展。

(3)監(jiān)測(cè)能力的建設(shè)項(xiàng)目。為了貫徹以及落實(shí)黨中央與國(guó)務(wù)院在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃相關(guān)文件里提出的要求，就必須要確保在遙感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)里的衛(wèi)星、對(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)高效的建設(shè)，同時(shí)借助氣象數(shù)據(jù)，利用GIS 背景資料來(lái)為危害地區(qū)、受害作物的范圍以及程度做綜合分析，并評(píng)估、計(jì)算與預(yù)測(cè)自然災(zāi)害未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展的規(guī)律，從而及時(shí)制定對(duì)應(yīng)的應(yīng)急處理方案，有效避免造成更大的損失。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，“十四五”時(shí)期是我國(guó)生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測(cè)發(fā)展的關(guān)鍵期，這一時(shí)期的發(fā)展思路對(duì)于立體遙感監(jiān)測(cè)未來(lái)的發(fā)展具有著極為重要的意義。在未來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，我國(guó)必然會(huì)不斷完善立體遙感監(jiān)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用，而“十四五”發(fā)展的思路也終將實(shí)現(xiàn)，并且一定能夠取得一個(gè)顯著的監(jiān)測(cè)效果。