环境遥感监测要成“大脑” 发挥潜力迎战新契机

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国务院办公厅近日发布了《生态环境监测网络建设规划》(以下简称《规划》)。环境遥感监测涉及第二条“基本原则”、第六条“加强生态监测体系建设”、第十二条“提高生态环境风险监测、评价和预警能力”和第二十条“提高生态环境监测综合能力”。

环境遥感监测的意义

环境遥感监测是综合环境监测预警系统建设中必不可少的重要环节。它具有大规模、快速、动态、客观等技术特点，是对地面环境监测的有效补充。它可以促进我国环境监测从点到面、从静态到动态、从平面到三维的发展。

《纲要》在《基本原则》中提出要依靠科技创新和技术进步，加强卫星遥感等高新技术的应用，这表明党中央、国务院已经充分认识到环境遥感监测的重要性。

7月6日，环境保护部部长陈吉宁在视察环境保护部卫星环境应用中心时，高度肯定了环境遥感监测的重要作用。指出环境遥感监测和应用不仅要成为环境管理的眼睛，而且要成为环境决策的大脑。

《关于加强环境保护重点工作的意见》(国发[2011]35号)、《国家环境保护“十二五”规划》(国发[2011]42号)、《大气污染防治行动计划》(国发[2013]37号)和2015年4月国务院办公厅关于“十二五”期间加强环境监管执法的通知， 中共中央、国务院发布了《关于加快生态文明建设的意见》，明确提出要“利用卫星遥感等技术手段，开展自然资源和生态环境保护的全天候监测，完善覆盖一切资源和环境因素的监测网络体系。”

上述文件的精神是在国家层面上不断加强环境遥感监测和应用的体现，《规划》对环境遥感监测的期望更高，内容更具体，是落实《中共中央国务院关于加快生态文明建设的意见》的具体措施。这些国家的环境保护政策为环境遥感监测的持续快速发展提供了新的机遇。

环境遥感监测的作用

该计划非常重视环境遥感监测，因为近年来，环境遥感监测和应用取得了突出的成果。

2003年，环境保护部成立了环境卫星筹建处，主要负责开展环境卫星项目示范、卫星应用系统建设、卫星应用研究和环境遥感应用示范，为环境一号卫星的项目立项、开发、发射和实际应用奠定了坚实的基础。环境保护部卫星环境应用中心于2009年经中央组织部批准成立后，在相关部门的共同努力下，环境遥感监测和应用能力明显提高。环境遥感业务大楼已经建成，环境遥感业务应用技术体系和业务能力已经形成。拥有60多人的专业技术团队，遥感应用在支持环境管理方面取得了显著成效。

从当地的角度来看，青海省建立了专门的生态环境遥感监测中心，为当地环境遥感的应用树立了榜样。江苏、河北等环保部门也开展了各具特色的环境遥感应用，并取得了良好的效果。环境遥感监测的有效性主要表现在以下几个方面:

一是环境卫星和无人机遥感不断发展，监测能力稳步提高。

2008年，中国发射了环境一号a/b卫星，2012年发射了环境一号C卫星，由三星联网形成“2+1”环境卫星星座，实现了每2-3天覆盖全国的遥感监测能力。环境一号卫星是国家为加强生态环境监测管理和防灾减灾能力而建立的一个特殊的小卫星星座。它具有光学、热红外、高光谱和雷达等多种探测手段，有利于环保部门开展大规模、快速、动态的生态环境监测与评价，跟踪某些类型突发性环境污染事件的发生和发展，为环境管理提供重要的技术支持。

从2013年到2014年，我国先后发射了高分辨率地球观测系统的重大专项——高分一号和高芬二号卫星。作为主要用户部门之一，环境保护部积极开展了“高分一号”和“高芬二号”卫星在轨测试和环境应用示范，并将高分数据及时高效地推送到国家环保系统。

此外，环境保护部作为牵头用户，成功地建立了高芬5号卫星(主要用于空气污染检测，目前正在开发中，预计将于2016年发射)。高芬五号卫星后续卫星和大气环境及污染物监测卫星的相关工作取得了重大进展。

鉴于无人机遥感在中国的快速发展，卫星中心成立了专门的航空空环境遥感应用机构，完成了4架无人机的设备和系统集成，形成了无人机对突发环境事件和重点区域环境污染源的遥感监测能力，填补了环境保护系统航空空环境遥感sensing/き的空白

二是环境遥感应用不断拓宽和深化，在支持环境管理方面取得显著成效。

从国家层面来看，应大力发展环境遥感技术在污染防治、生态保护、环境执法、环境应急、核安全监管等领域的应用。五年来，仅卫星中心就编制了3500多份遥感监测报告，开展了50多次应急监测，在支持环境管理决策方面发挥了重要作用。

在水环境方面，太湖、巢湖和滇池蓝藻水华的遥感监测每天都在实现，为防止水体蓝藻水华提供了宏观动态监测手段。南水北调工程沿线307个饮用水源地、64个重点湖泊水库、重点流域非点源和污染源的遥感监测已相继完成。

在大气环境方面，全国各地秸秆焚烧场的日常监测为确保上海世博会、广州亚运会和Xi世博会期间的区域环境/空气质量提供了快速高效的技术支持。特别是在北京亚太经合组织会议期间，动员了10多颗军用和民用卫星。

在生态环境方面，我们继续对330多个国家级自然保护区、生物多样性保护重点地区、资源和矿产开发区等人类活动进行遥感监测；完成国家非法高尔夫球场建设、陕西秦岭北碚自然保护区生态破坏、青海木里矿区资源开发、云南鲁甸地震生态影响；利用卫星遥感对国家重点生态功能区512个县的生态变化进行了调查，并选择典型县进行了无人机抽查，为生态监管提供了客观可靠的信息支持。

在环境应急方面，为应对环境突发事件，开展了大连溢油、松花江化学桶打捞、日本地震核事故、舟曲泥石流、北方沙尘暴、黄海浒苔、广西北海海岸带互花米草生物入侵等30余次遥感应急监测与评估。，这充分显示了卫星遥感的显著优势。

在核安全监督方面，对大亚湾和田湾等几个拟建核电项目场址和核电厂的温度和排水进行了遥感监测。

在环境评价方面，为加强大型建设项目的建设环境监管和环境保护验收管理，对武广铁路、中石油广西石化公司炼油项目、河北曹妃甸首钢京唐钢铁公司项目、江苏连云港输变电线路项目、神华集团包头煤制气项目进行了遥感监测和评价。

对于国家生态调查项目，为了解2000-2010年国家生态环境的现状和变化，环境保护部和中国科学院实施了由中国科学院卫星中心和生态中心牵头的国家十年遥感调查项目。许多环境保护部直属单位，如中国环境科学研究院、省级监测站或环境科学研究院以及中国科学院相关科研机构参与了遥感调查，促进了环境遥感在国家环境保护体系中的应用和水平。

在技术规范方面，为规范环境遥感监测和应用，环境保护部发布了《自然保护区人类活动遥感监测技术导则(试行)》和《无人机环境遥感监测基本操作规范》等技术规范。

从地方层面看，青海、河北、江苏等地方环保部门也开展了一系列独特而富有成效的遥感应用。

三是应用基础能力建设不断加强，业务支撑能力逐步提高。

在国家层面，卫星中心建设了环境卫星环境应用系统和国家十年生态变化遥感调查与评估系统平台，正在建设高分辨率地球观测系统重大专项环境应用示范系统平台和国家生态保护红线遥感监管平台。向全国200多个相关单位分发了5万多种遥感数据产品，环境遥感业务的业务支持和服务能力逐步提高。

从地方层面看，青海、江苏等地方环保部门建立了专业队伍，配备了专业的软硬件设施，开发了专门的数据服务系统，形成了基础的环境遥感应用能力。

第四，环境遥感科学研究脚踏实地，科研创新成果丰富。

环境保护部组织成立了环境保护卫星遥感国家重点实验室，组织实施了高分辨率地球观测系统相关重大项目、水污染控制与治理相关重大项目、环境遥感、环境保护公益项目等10多个国家科技支撑项目。，并在环境特殊负荷、图像处理、环境监测与评价指标、参数反演等方面取得了一些创新成果。获得1项国家科技进步二等奖、3项省部级科技奖励、14项注册软件著作权，并被授予专利。

第五，开展了广泛的技术培训和交流，积极推广了当地遥感应用。

环境保护部组织了8次全国环境遥感应用技术培训，培训学员近1000人，地方环境遥感应用的积极性和主动性明显提高。与科技部国家遥感中心、中国遥感应用协会、相关高校和研究机构建立了合作交流机制，与美国、加拿大、澳大利亚、荷兰等国外相关研究机构建立了交流访问机制，与10多个地方环保部门签署了业务合作协议，依托青海、江苏、云南、河北环保部门建设了4个环境遥感应用基地，有力推动了地方环境遥感监测和应用。

环境遥感监测中的主要问题

《建议》提出加强卫星和无人机遥感监测能力建设，建立天地一体的生态遥感监测系统，开发发射一系列大气环境监测卫星和环境卫星后续卫星并行运行，加强无人机遥感监测和地面生态监测，实现重要生态功能区和自然保护区的大规模全天候监测，主要是因为环境遥感监测发展面临诸多问题和制约，主要表现在以下几个方面:

首先，环境1号卫星已经停止使用很长时间，环境遥感的特殊有效载荷严重缺乏。

环境遥感监测要素多、手段多样，要求高精度和定量化，这就需要专用卫星和有效载荷来连续获取数据。一方面，环境一号的A、B卫星已经严重退役，高分辨率地球观测系统的主要专用系列卫星不能完全满足环境应用的要求，支撑当前业务运行的数据源面临被破坏的危险；另一方面，由于获取外国数据源的途径有限，而且中国长期缺乏紫外、红外、高光谱和雷达载荷，因此无法监测空气污染、水污染和温室气体。

二是环境遥感的商业潜力没有得到充分发挥，地方遥感应用普遍薄弱。

遥感技术已经真正渗透到气象、土地、测绘等部门的主要业务中，而现有的环境遥感监测业务主要是基于状态监测和数据支持，很少有深入的分析和评价，可操作性应用程度有待提高。此外，除青海、江苏、河北等省市自治区外，仅开展了零星的环境遥感监测和应用，环境遥感应用水平普遍不高。

第三，卫星环境应用系统设施老化，当地遥感应用支持能力差。

由于项目立项较晚，投资不足，数据存储、处理和计算能力不足，大量软硬件设备急需升级，现有运行条件客观上制约了环境遥感的运行进程。此外，地方环境遥感能力建设严重滞后，大多数省级环保部门没有配备相应的软硬件设施。

第四，环境遥感研究还比较薄弱，环境遥感标准和规范很少。

环境遥感应用技术难度大。目前，仍有许多关键技术没有解决。这些研究大多是经验性和地方性的，远远没有达到定量的水平，也没有形成一个独特而有利的科学研究领域。此外，环境遥感行业标准体系建设严重滞后于其他行业，难以引领国家环保系统从技术规范层面开展遥感应用。

第五，环境遥感监测网络和机构不完善，专业技术人员匮乏。

中国的专业环境遥感应用机构只有国家级的卫星中心，只有青海省的生态环境遥感监测中心。随着环境遥感业务的拓展和能力建设任务的增加，迫切需要增加国家级环境遥感应用机构的人员编制，补充专业技术人员，培养技术带头人，同时也迫切需要增加地方级环境遥感应用机构和员工的数量。

下一步的关键任务

《建议》强调要加强卫星和无人机遥感监测能力建设，开发发射一系列大气环境监测卫星和环境卫星跟踪卫星并联网运行，定期开展全国生态调查和评估，建立生态保护红线监管平台，对重要生态功能区的人为干扰和生态破坏等活动进行监测、评估和预警，因为这是中国近期乃至“十三五”期间环境遥感监测的重点任务。接下来的关键任务如下:

一是增强环境遥感监测能力。

推动环境卫星的建设和发展。研究开发一批新的环境监测专用卫星有效载荷，并发射三颗新的大气环境监测卫星(即高芬5号卫星、高芬5号后续卫星、大气环境和污染物监测卫星)，与三星联网，形成一个基础大气。污染遥感监测能力；推进Civil/き だよ-0基础设施中长期发展规划中的4颗16m分辨率宽带光学卫星和5米分辨率雷达卫星的建设、发展和发射，为环境一号卫星后续发展奠定坚实基础。

加大无人机环境遥感监测能力建设。加强国家级无人机能力建设，建立型号齐全、载荷齐全、全天候运行的环保型无人机系统，组建稳定、独立的环境无人机飞行团队；完善无人机遥感业务技术体系，研究制定无人机环境遥感监测、应用等技术标准和规范体系，做好无人机空域协调和保障工作。加强无人机遥感监测的应用推广和技术培训，积极推进地方无人机监测能力建设。

创建天地协调的环境监测和预警系统。加强天地之间的“互补、协商和联系”，建立天地合作的环境监测和预警协商、数据共享和成果提交机制；建立全国低分辨率卫星遥感普查、高分辨率卫星/无人机遥感详查和地面核查相协调的“三查”环境遥感监测业务模式；加强地基遥感监测能力建设，建设与天基和空基地相匹配的地基遥感监测网络；开发建设天地协同环境监测云信息服务平台，实现我国环境遥感和地面环境监测信息的协同挖掘、分析、模拟、评价和预警。

二是深化环境遥感监测业务。

大力支持水污染防治行动计划的实施。继续开展重点湖泊和水库蓝藻水华、富营养化、异常水色和核电站温排水的遥感监测和应用；创新开展城市黑臭水体遥感监测、分析和评价；加强我国重点饮用水水源保护区风险源和水环境安全的遥感监测、分析和评价；深化对湖泊、水库、河岸风险源和流域水生态变化的遥感监测、分析和评价；加强水环境控制单元、海岸带生态系统和环境风险源的遥感监测、分析和评价；推进水环境“三查”能力建设。

大力支持实施《大气污染防治行动计划》。继续开展全国灰霾、秸秆焚烧、区域性粉尘和颗粒物的遥感监测和应用，加强灰霾、秸秆焚烧空燃气质量影响评估和预测预警业务；创新开展“京津冀风通道”建设遥感相关技术支撑研究；做好京津冀、长三角和珠三角地区细颗粒物的遥感监测、分析和评价工作；关键创新领域氮氧化物、硫氧化物和其他污染气体的遥感监测、分析和评估。

大力支持实施《关于加快生态文明建设的意见》。推进2011-2015年国家生态状况遥感调查与评估项目的实施；继续开展自然保护区、资源开发区和生物多样性优先保护区的遥感监测和应用；加强对国家级自然保护区、重点生态功能保护区、生物多样性保护优先区、跨境生态、自然灾害生态影响、生态资产核算和重大生态保护工程成效的遥感监测、分析和评价；开展生态保护红线监管地方试点，编制和完善相关技术规范；生态系统状态遥感监测与评价指标初探。

加强遥感应用，如环境执法、应急反应、环境评估和核安全。根据财政部和环境保护部的要求，开展县域生态评估工作，做好对县域生态环境明显变化和无人驾驶飞机的筛选工作；继续做好北京、天津、河北等重点地区大气污染源遥感监测工作；做好自然保护区、饮用水水源保护区等特殊执法遥感应用工作；做好自然灾害、溢油、赤潮等突发性环境事件的遥感监测和环境影响评价工作；开展黄河中上游化工区、成兰铁路建设环境监理等遥感应用，做好生态文明示范区建设的遥感技术支撑；在全国范围内开展核电厂遥感监测评估，在核电厂限制规划区开展监测评估技术的研究和示范应用。

三是加快实施生态保护红线监管平台工程。

加快实施国家生态保护红线监管平台工程，全面实现国家生态保护红线区域内人类干扰活动、生态系统状况、生态环境承载力、生态资产和保护成效的动态监测和综合评价。建立高空分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的生态保护红线监管数据库，为生态保护红线划定、监管、执法和评估提供全方位的信息服务。开发生态保护红线监测管理系统、核查执法系统、数据处理处理系统、星地协调调度系统、咨询服务系统等。，形成生态保护红线遥感监管业务能力。开展生态保护红线遥感监管业务建设，为生态保护红线监管平台的运行和实施提供基础保障。

第四，加强环境遥感技术研究和基础能力建设。

环境遥感技术研究。加强pm2.5、灰分、饮用水源风险源、面源污染、生态保护红线、矿产开发区等环境遥感应用标准的研究；加强卫星有效载荷设计开发、遥感数据同化和地面监测等关键技术的研究。；加强大气环境遥感应用关键技术研究，如为“京津冀风通道”建设提供遥感相关技术支持，城市高分辨率微量污染气体遥感反演；开展城市黑臭遥感识别、水生态异常和风险源识别等水环境遥感业务应用关键技术研究；开展生态参数遥感反演、生态系统分类、人类活动信息提取技术和面向商业运营的产品工程生产研究；开展多源多尺度环境评价的遥感指标体系、技术流程和评价技术研究；研发新型无人机平台和无人机环境载荷，开展环境无人机系统集成、无人机遥感定量提取污染物等研究。

环境遥感基础能力建设。结合大气环境监测卫星建设，增加相应的配套项目，拓展和完善卫星环境应用系统，建设云计算和云服务能力强的计算机支撑平台和开放终端，形成国家环境遥感业务应用支撑能力。加强卫星环境应用系统区域改造、数据产品深加工和数据推送系统推广。加强对地方环境遥感应用的业务和技术指导，积极推进省级环境遥感能力建设和业务应用。在现有工作的基础上，建设一批环境遥感应用基地和一批大气环境、水环境、生态环境遥感综合实验场。

作者是环境保护部卫星环境应用中心主任

(原标题是加强环境遥感监测，提高环境管理水平)