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环境监管科技支撑能力显著提升

来源:中国环境网 作者: 时间:2013.05.23

编者按


  2013年4月26日12时13分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将高分一号卫星送入预定轨道。高分一号卫星是我国高分辨率对地观测系统科技重大专项(以下简称高分专项)的首发星。环境保护部作为高分专项领导小组成员和高分一号卫星主要用户之一,围绕高分一号卫星开展了哪些工作?高分一号卫星成功发射对我国环境管理有什么重要意义?本版今日特刊相关专访,以飨读者。

 

    提高环境监管定量化和精细化水平


    ——访环境保护部卫星环境应用中心副主任、总工王桥


    中国环境报记者 郭薇

    记者:高分一号卫星发射前,环境保护部做了哪些相关准备工作?
  王桥:自2010年高分专项启动实施以来,环境保护部领导高度重视并始终关心工作进展。环境保护部科技标准司、卫星环境应用中心等单位,前期已开展了高分卫星环境保护需求、业务示范应用准备等科技攻关工作。前期已完成卫星环境需求、综合论证和业务示范应用等工作。在软硬件环境、关键技术、产品体系、应用方案和人员队伍方面做好了高分一号卫星示范应用准备。
  其中数据存储方面,已在环境一号卫星系统的基础上进行改扩建,具备高分一号卫星数据接收和存储条件;软件环境方面,建成高分环境应用示范原型功能演示系统,具备高分一号卫星数据预处理功能,并实现卫星数据信息提取;关键技术方面,基于环境一号等国产卫星在卫星数据定量化处理、环境遥感参数提取、区域环境空气遥感监测、大型水体水环境遥感监测、宏观生态环境遥感监测等关键技术研发方面取得的重要成果,为高分一号卫星遥感监测指标体系、标准规范、模型方法、技术流程、业务方案等关键技术提供了重要支撑。

     记者:高分一号卫星发射后近期要开展哪些工作?
  王桥:高分一号卫星发射后,要经过3个月的在轨测试,然后进行卫星交付和业务示范工作。在轨测试期间,环境保护部主要开展水环境、大气环境和生态环境质量的遥感监测与评价应用示范,并通过与地面同步测量数据、其他卫星遥感监测结果数据的比对分析,评判高分一号卫星数据在环境保护领域的应用能力,具体为在水环境遥感监测应用能力评价方面检验卫星数据是否能够满足反演水环境质量状况主要指标(水华、叶绿素a、悬浮物、透明度等)的要求;在环境空气遥感监测应用能力评价方面检验卫星数据是否能够满足进行环境空气质量状况等主要指标(气溶胶光学厚度、颗粒物浓度)反演的数据质量要求;在生态环境遥感监测信息提取能力评价方面检验卫星数据是否能够满足进行自然保护区人类活动干扰识别、植被覆盖生境信息提取等对数据质量要求。

  记者:高分一号卫星的应用优势是什么?
  王桥:高分一号卫星的宽覆盖和高分辨率特点,将使环境遥感业务在环境一号卫星应用的基础上大幅提高环境监管定量化和精细化水平。应用优势之一是在高的空间分辨率,通过卫星遥感影像可识别出水环境中河流特征、生态系统中植被分布特征、城市建筑和垃圾场等分布特征;应用优势之二在于高的时间重复频率,大幅提高我国高分辨率卫星遥感数据的获取能力,尤其是我国南方地区阴雨天气较多,很难获得无云的光学卫星数据,高分一号卫星优势非常明显;还有宽覆盖的优势,可以同步获取我国多省、市、县的卫星遥感影像,有利于数据获取和生态环境遥感分析与评估。

  记者:高分一号在环境保护监测方面能解决哪些以前解决不了的问题?
  王桥:由于原有环境一号卫星空间分辨率的限制,我们开展业务工作时目标主要围绕空间范围较大,发生变化较明显的区域,如开展内陆大型水体和近海海域水环境的遥感监测,以及宏观生态系统的调查和分析。高分一号卫星解决了河流、饮用水水源地等水体较小的水环境遥感监测问题,以及重要生态系统人类活动监管和生态环境变化问题。具体如在水环境监测方面,遥感监测将由内陆水体的大型湖泊的水环境监测向流域、河流发展,将生态环境监测宏观生态环境普查向典型区域和典型生态问题的监测发展,并将进一步提高我国对自然保护区、重点生态功能区、生物多样性保护区等区域的人类活动监管能力,同时将时间监测频率由年度监测向季度发展。

  记者:请用环境遥感应用方面的实例说明高分一号的技术优势?
  王桥:高分一号卫星能在环境遥感监测的很多方面发挥技术优势,如原来我们用环境一号卫星开展自然保护区人类活动的监管,由于环境一号卫星30米的空间分辨率只能发现保护区内是否有植被破坏,但是无法分辨出地表具体情况,有了高分一号卫星就可以清楚的识别出矿山开发、旅游设施建设等内容,可直接为环境监察和执法提供信息服务。

  记者:现有的环境卫星技术体系对高分一号卫星的应用有什么作用?
  王桥:2009年以来,卫星环境应用中心建成了环境卫星环境应用系统,构建了环境遥感应用技术体系和业务流程,形成了水环境、大气环境、生态环境遥感业务化运行能力。同时,以环境一号A、B星为主要数据源,并综合利用其它多源遥感数据,围绕环保工作重点、热点、难点问题,着力开拓环境遥感应用领域,环境遥感应用初步融入到环境管理主要业务之中,遥感技术已经成为生态管理的重要手段,环境遥感应用已经成为环境执法的有力武器。高分一号卫星载荷特点与现有的环境卫星A、B星相似,现有的环境卫星技术体系和业务流程可以在高分一号卫星应用中参考和借鉴。

  记者:现有的环境卫星业务应用工作对高分一号卫星的应用有什么作用?
  王桥:作为环境一号卫星的业主,环境保护部卫星环境应用中心开展了生态环境、水环境、空气环境遥感监测,形成了太湖、巢湖、滇池水华遥感监测日报,全国秸秆焚烧火点遥感监测日报,城市群霾污染遥感监测周报,北方沙尘暴遥感监测快报,核电站温排水遥感监测双月报,区域生态破坏遥感监测专报等应用成果。并对345个国家级自然护区、100多个在建和拟建核电项目、多个尾矿库、多条重点流域等进行卫星遥感监测与核查,在环境监测、环境执法、环境应急、生态保护、核安全监管等工作中得到广泛应用。现有成熟的业务工作可以为高分一号卫星应用提供示范领域和应用范围,保证高分一号卫星尽快地发挥应用成效。
  记者:已有的环境一号卫星发挥的成效和后续卫星发展的必要性是什么?
  王桥:自2008年以来,我国先后发射自主研制的环境一号A、B卫星和C星,3颗卫星成功组网,形成环境专用卫星系列。环境保护部高度重视环境一号卫星应用和天地一体化环境监测能力建设。
  年初,我国中东部地区发生持续大范围灰霾污染天气,我们利用环境一号卫星开展了灰霾污染遥感监测,及时准确掌握了灰霾的分布、等级和影响,每天向社会公布影响范围和程度,为灰霾监控和追因提供了关键性技术支撑。
  为及时掌握夏秋两季全国秸秆焚烧情况,我们应用环境一号卫星对火点进行监测,并向社会发布,为环境监察执法提供了基础。环境一号卫星还在沙尘暴、水体水质、湖泊富营养化、自然保护区人类活动等许多方面的监测上发挥出独特作用。环境专用卫星系列建设彰显了我国作为环境大国在环境能力建设的力度和姿态。为进一步提高我国环境监测天地一体化能力,为环境保护重点工作提供及时、准确的监测信息,为生态文明和美丽中国建设提供高新技术保障,应加快发展环境专用卫星系列。

  记者:国际上环境专用卫星发展情况如何?
  王桥:我们了解到,美国、欧盟已明确发展并成功发射多颗环境专用卫星。如美国2004年在实施地球环境观测计划中发射中分辨率成像光谱仪(MODIS)。欧盟2002年专门发射环境卫星,搭载大气探测差分吸收光谱系统(SCIAMACHY),测量全球大气颗粒物分布和二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳等气体成分。在今后的一段时间里,欧盟计划在环境卫星ENVISAT 的基础上发射“全球环境与安全监测系统”的哨兵系列,美国计划发展国家极轨业务环境卫星(NPOESS),将于2014年发射新一代的空气质量监测的TROPOMI 载荷等。在这样的国际背景下,我们也必须研制和发射自己的环境专用卫星。可以预见,这将为我国新时期环境保护工作带来深远的影响。

  记者:高分专项卫星技术对环境专用卫星的发展有什么支撑作用?
  王桥:高分专项主要以技术推动为主,属科研性质,只能适度兼顾应用示范。高分专项一方面需要突破一系列关键技术,引领对地观测技术的发展;另一方面,又为后续业务卫星提供了发展阶梯,有利于促进对地观测产业发展。由于高分专项主要以科研模式为主,业务示范考虑了国内各类遥感需求,作为环境后续的业务卫星还需重新规划和建设。但高分专项的许多成果可以成为环境业务卫星的技术基础直接应用,如高分辨率成像技术、宽视场相机技术、高光谱探测技术、高码速率数据处理与传输技术、敏捷卫星技术等都已经作为环境专用卫星配置的重要载荷或平台的主要技术