衛(wèi)星遙感：捕捉污垢的天羅地網(wǎng)
“通過長期遙感監(jiān)測，我們發(fā)現(xiàn)，在秋冬交際的10月份是極易發(fā)生灰霾的季節(jié)，京津冀以及安徽、東北等地都有灰霾出現(xiàn)。”在日前召開的環(huán)境空氣質(zhì)量遙感監(jiān)測技術(shù)研討會上，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心研究員厲青表示，遙感監(jiān)測不僅可以監(jiān)測灰霾，還可以研究各地灰霾的動態(tài)發(fā)展規(guī)律。
當(dāng)前，我國大氣污染形勢嚴(yán)峻、重污染天頻發(fā)，環(huán)境空氣質(zhì)量遙感監(jiān)測得到了各級環(huán)境監(jiān)管部門的高度重視和廣泛參與。為及時交流遙感監(jiān)測技術(shù)的新進(jìn)展，提高空氣質(zhì)量天地一體化監(jiān)測預(yù)警能力與水平，由環(huán)境保護(hù)部監(jiān)測司指導(dǎo)，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主辦、中科宇圖天下科技有限公司承辦的環(huán)境空氣質(zhì)量遙感監(jiān)測技術(shù)研討會在北京舉辦，研討會對遙感監(jiān)測的技術(shù)前沿、監(jiān)測方法、應(yīng)用情況、能力建設(shè)等進(jìn)行研討與交流。
中國環(huán)境監(jiān)測總站、中國環(huán)境科學(xué)院、環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心等環(huán)境保護(hù)部直屬單位、全國將近20個省級和40個市級環(huán)境監(jiān)測中心站參加了此次研討會。
記者了解到，遙感監(jiān)測如今不僅在“特殊時期”發(fā)揮作用，而且已經(jīng)成為全國環(huán)境監(jiān)測的“常規(guī)軍”，在秸稈焚燒、沙塵預(yù)警預(yù)測、顆粒物監(jiān)測、霧霾監(jiān)測方面都發(fā)揮了積極作用。目前，已有地方實(shí)踐將衛(wèi)星遙感監(jiān)測與地面監(jiān)測相配合，形成了立體化的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
 圖為今年6月25日江蘇省衛(wèi)星遙感監(jiān)測到的火電分布圖。 |
■滿足多種環(huán)境監(jiān)測需求實(shí)現(xiàn)污染物趨勢判斷
可以對顆粒物濃度、污染氣體、秸稈焚燒、沙塵等環(huán)境要素進(jìn)行監(jiān)測，長時間序列的動態(tài)監(jiān)測有助于灰霾的預(yù)警預(yù)測
研討會上，與會專家無不流露出一致的觀點(diǎn)，即衛(wèi)星遙感技術(shù)可以在城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、大氣污染防治、大氣污染監(jiān)管、全球氣候變化監(jiān)測方面發(fā)揮巨大作用。
近兩年，霧霾已成為各地面臨的共同難題，也成為各級環(huán)保部門監(jiān)測的重點(diǎn)，F(xiàn)實(shí)情況是，僅靠地面監(jiān)測已不能滿足空氣質(zhì)量監(jiān)測的需求，而遙感監(jiān)測可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時、大范圍動態(tài)監(jiān)測，獲取區(qū)域大氣污染物分布情況。
環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心高級工程師王中挺介紹說，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測灰霾，相當(dāng)于每一平方公里就能收集到一組監(jiān)測數(shù)據(jù)，這樣的監(jiān)測密度是普通地面監(jiān)測站點(diǎn)不能覆蓋的。不僅如此，遙感監(jiān)測還可以實(shí)現(xiàn)氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）、顆粒物濃度（PM10、PM2.5），污染氣體（SO2、NO2、O3、CO等）柱濃度的監(jiān)測，而這些都是霧霾形成的前體物，對于灰霾預(yù)測預(yù)警有著極大的作用。
江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心副主任李旭文通過實(shí)驗(yàn)表明了遙感監(jiān)測的作用，通過對11張江蘇省太湖流域影像中區(qū)域能見度信息進(jìn)行提取，并與30個地面空氣自動監(jiān)測站采集的PM10和1個能見度自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定的天氣系統(tǒng)和晴朗無云、少云條件下，衛(wèi)星遙感與地面空氣質(zhì)量自動監(jiān)測結(jié)果有很好的一致性，“說明遙感監(jiān)測具有很高的業(yè)務(wù)化應(yīng)用價值，遙感技術(shù)可以在區(qū)域灰霾問題的大尺度監(jiān)測預(yù)警中發(fā)揮重要的作用。”李旭文說。
“APEC期間區(qū)域大氣環(huán)境遙感監(jiān)測結(jié)果顯示，與去年同期相比，京津冀及周邊地區(qū)大氣PM2.5濃度同步出現(xiàn)了不同程度的下降，各地空氣質(zhì)量都得到了明顯改善，PM2.5日均濃度平均值降低了30%以上。”北京市環(huán)境監(jiān)測中心遙感室主任李令軍介紹說。
除此之外，遙感監(jiān)測在秸稈焚燒、揚(yáng)塵、沙塵暴、大氣環(huán)境污染事故等大氣環(huán)境監(jiān)管方面也大有可為。比如在秸稈焚燒監(jiān)測上，環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主任王橋介紹說，目前秸稈焚燒遙感監(jiān)測已經(jīng)形成業(yè)務(wù)化產(chǎn)品，每天都會對全國秸稈焚燒的數(shù)量、點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測，從而形成秸稈焚燒的日報。根據(jù)衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果和各地報告的現(xiàn)場巡查檢查結(jié)果總結(jié)的日報，將由環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)一對外發(fā)布。
遙感監(jiān)測除了發(fā)揮基本的監(jiān)測、預(yù)警作用之外，通過長時間的遙感監(jiān)測，還可以對長期的氣候變化進(jìn)行預(yù)測。比如以二氧化碳、甲烷、臭氧等遙感監(jiān)測為重點(diǎn)，對全球變化敏感區(qū)溫室氣體進(jìn)行遙感監(jiān)測，可以預(yù)測氣候變化趨勢。江蘇省2005年~2010年平均臭氧柱濃度時空分析顯示，全省臭氧表現(xiàn)出明顯的緯向分布特征，從北至南逐漸增加。從年際變化變化來看，臭氧的濃度有逐年增加的趨勢。
■應(yīng)用產(chǎn)品逐步升溫遙感數(shù)據(jù)可視化增強(qiáng)
衛(wèi)星遙感監(jiān)測應(yīng)用系統(tǒng)和平臺層出不窮，其自動生成圖表、統(tǒng)計結(jié)果、監(jiān)測報告等功能降低了技術(shù)門檻，提高了工作的便利性
隨著衛(wèi)星遙感監(jiān)測的升溫，相應(yīng)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測應(yīng)用平臺和模塊也逐步得到應(yīng)用和開發(fā)。
據(jù)李旭文介紹，江蘇省環(huán)境遙感業(yè)務(wù)化平臺在遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)中發(fā)揮了重要的作用。江蘇的環(huán)境遙感業(yè)務(wù)化平臺主要包括水環(huán)境遙感監(jiān)測應(yīng)用、大氣環(huán)境遙感監(jiān)測應(yīng)用和生態(tài)遙感監(jiān)測應(yīng)用。其中水環(huán)境遙感監(jiān)測中針對監(jiān)測太湖藍(lán)藻開發(fā)的藍(lán)藻水華自動解譯系統(tǒng)和海量數(shù)據(jù)遙感管理平臺，可以滿足大量遙感影像數(shù)據(jù)的存儲和解譯工作，自動將原始的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)直接生成藍(lán)藻遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)報告，完全不需要人工干預(yù)，大大提升了工作效能。
而針對灰霾開發(fā)的灰霾遙感監(jiān)測軟件則可以實(shí)時監(jiān)測整個江蘇省的灰霾指數(shù)，有助于宏觀地、大范圍地反映灰霾發(fā)生面積和嚴(yán)重程度。
中科宇圖環(huán)境質(zhì)量研究院副院長謝濤則介紹了中科宇圖推出的衛(wèi)星遙感監(jiān)測系統(tǒng)。
據(jù)了解，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲取的功能，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動和半自動批量下載，減少用戶重復(fù)操作，提高了工作效率。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)下載完畢后，可實(shí)現(xiàn)大氣顆粒物、秸稈焚燒、沙塵的自動化監(jiān)測，無須人工干預(yù)，降低了系統(tǒng)使用的技術(shù)門檻。
記者了解到，數(shù)據(jù)產(chǎn)品有多種呈現(xiàn)方式，系統(tǒng)可自動生成空氣質(zhì)量遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計制圖及監(jiān)測報告。針對某種環(huán)境要素，用戶可以選擇柱狀專題圖、空間柱狀分析圖（可以統(tǒng)計環(huán)境要素分布的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差），或者根據(jù)地理要素進(jìn)行輸出，也就是在地圖上用顏色表示濃度變化。除此之外，用戶還可以選擇動態(tài)播放污染物濃度的空間分布。
為了便于直觀理解，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測數(shù)據(jù)（點(diǎn)）、遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)（面）、激光雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)（垂直）的三維直觀展示，使得枯燥的數(shù)據(jù)可視化，滿足了專業(yè)人士和普通人雙重需求。
“相比于傳統(tǒng)站點(diǎn)監(jiān)測，系統(tǒng)可以獲取顆粒物和污染氣體濃度的區(qū)域分布，掌握污染物在空間上和時間上的分布趨勢和規(guī)律，為區(qū)域大氣聯(lián)防聯(lián)控提供支持。”謝濤說。
■加強(qiáng)環(huán)境分區(qū)管理構(gòu)建遙感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
衛(wèi)星遙感技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用將會打破行政區(qū)劃，強(qiáng)化區(qū)域管理與合作，進(jìn)而構(gòu)建大氣環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
在談到衛(wèi)星遙感技術(shù)如何在大氣環(huán)境監(jiān)測中進(jìn)一步發(fā)揮作用時，與會專家不約而同地強(qiáng)調(diào)了大氣環(huán)境區(qū)域管理的重要性。
中國工程院院士郝吉明表示，要發(fā)揮衛(wèi)星遙感監(jiān)測大范圍、大區(qū)域的監(jiān)測作用，未來的環(huán)境管理應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)量改善為核心的環(huán)境管理模式，大氣環(huán)境管理應(yīng)打破行政邊界的限制，進(jìn)行科學(xué)大氣環(huán)境管理分區(qū)，比如將我國東部污染較重且傳輸活躍的省份統(tǒng)一納入一個分區(qū)。
他認(rèn)為，未來以區(qū)域進(jìn)行聯(lián)防聯(lián)控應(yīng)該成為常態(tài)，APEC期間經(jīng)過6省市的聯(lián)防聯(lián)控，PM2.5日均濃度值下降30%以上，硫酸鹽下降50%左右，有機(jī)物、硝酸鹽也有大幅下降，減排效果明顯。
厲青也從目前一項(xiàng)關(guān)于“中東部地區(qū)衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)研究”中，提出分區(qū)管理監(jiān)控的理念。“我國中東部是一個非常大的區(qū)域，但各地區(qū)氣溶膠分布不同，成分也不一樣，有的以硫酸鹽為主，有的以硝酸鹽為主，所以對中東部地區(qū)進(jìn)行合理分類，是遙感監(jiān)測技術(shù)進(jìn)一步發(fā)揮作用的關(guān)鍵。”
除此之外，遙感數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合，形成立體化監(jiān)測數(shù)據(jù)，也成為未來遙感監(jiān)測研究的方向。謝濤提出，未來將要研究多源數(shù)據(jù)實(shí)時同化技術(shù)，也就是說把不同來源、不同分辨率、直接和間接的觀測數(shù)據(jù)與模型模擬結(jié)果集成具有時間一致性、空間一致性和物理一致性的數(shù)據(jù)集。
中科宇圖環(huán)境研究院院長劉銳則進(jìn)一步提出建立大氣環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)。他認(rèn)為未來應(yīng)大力發(fā)展我國的大氣環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)，并充分利用現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)和常規(guī)監(jiān)測方法，采用遙感技術(shù)與地面監(jiān)測相結(jié)合的方法，建立我國的大氣環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)。
厲青也補(bǔ)充到，未來應(yīng)在區(qū)域協(xié)作的基礎(chǔ)上加強(qiáng)灰霾顆粒物監(jiān)測能力，各地打破行政區(qū)劃積極推進(jìn)合作，形成區(qū)域甚至全國的灰霾顆粒物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
■相關(guān)鏈接
遙感監(jiān)測有哪些應(yīng)用？
★秸稈焚燒
目前，遙感技術(shù)在秸稈焚燒監(jiān)測方面已經(jīng)有比較成熟的運(yùn)用。
據(jù)介紹，2014年9月20日~10月20日秋季秸稈焚燒高峰期內(nèi)，環(huán)境保護(hù)部每周都會根據(jù)遙感監(jiān)測統(tǒng)計情況發(fā)布本周衛(wèi)星遙感監(jiān)測火點(diǎn)（未經(jīng)核實(shí)的疑似火點(diǎn)）分布情況、各省份火點(diǎn)數(shù)排名情況以及按每千公頃耕地面積上火點(diǎn)數(shù)計算的火點(diǎn)強(qiáng)度排名情況。
北京市環(huán)境監(jiān)測中心遙感室主任李令軍也表示，每年6月~10月，結(jié)合地面地理信息數(shù)據(jù)，北京市環(huán)境監(jiān)測中心會對北京及周邊的農(nóng)業(yè)用地基于衛(wèi)星遙感進(jìn)行每天的火點(diǎn)遙感監(jiān)測，并且會結(jié)合農(nóng)作物種植，提前做預(yù)評估。
江蘇作為傳統(tǒng)的糧食生產(chǎn)基地，從2009年開始，在夏收、秋收期間，江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心就利用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)對江蘇省及周邊省份進(jìn)行秸稈焚燒火點(diǎn)動態(tài)監(jiān)測，每天兩次識別秸稈焚燒火點(diǎn)信息、編制監(jiān)測日報，為秸稈焚燒地面巡查、現(xiàn)場執(zhí)法工作提供了有力支持。
★灰霾監(jiān)測
衛(wèi)星遙感對灰霾的監(jiān)測被各地提上日程，也得到了專家的積極呼吁，但是目前還處于探索階段。
江蘇省環(huán)保廳表示，目前正在推進(jìn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測霧霾，但是這一技術(shù)只能監(jiān)測霧霾，反映霧霾的整體狀況和嚴(yán)重程度，但是還無法對霧霾進(jìn)行預(yù)報。
河北省環(huán)境監(jiān)測中心站早在2013年就與與環(huán)保部衛(wèi)星應(yīng)用中心在北京召開遙感監(jiān)測專題工作會議，雙方簽署了《環(huán)境遙感監(jiān)測與綜合應(yīng)用合作協(xié)議》，提出從8月份起，以京津冀地區(qū)為監(jiān)測范圍，開展霧霾分布情況分析，并以唐山為試點(diǎn)，對水泥、鋼鐵、火電等行業(yè)未批先建項(xiàng)目進(jìn)行遙感監(jiān)測。這標(biāo)志著河北省衛(wèi)星遙感監(jiān)測環(huán)境進(jìn)入全面實(shí)施階段。為動態(tài)掌握企業(yè)污染源空間分布、農(nóng)村取暖季污染源分布情況，雙方還就建立污染源數(shù)據(jù)模板及統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)達(dá)成共識，同時將與大氣遙感技術(shù)結(jié)合，建立污染源排放與大氣污染關(guān)系模型，逐步提高大氣污染預(yù)測分析能力。
★沙塵監(jiān)測
衛(wèi)星遙感在沙塵監(jiān)測方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以大范圍的、動態(tài)的進(jìn)行監(jiān)測，可以研判沙塵的動態(tài)趨勢。
據(jù)了解，北京環(huán)境監(jiān)測中心在每年春季3月~5月，都會對沙塵過程進(jìn)行遙感監(jiān)測，并形成監(jiān)測專報。
江蘇“遙感觀測信息服務(wù)”的沙塵遙感觀測模塊主要用于監(jiān)測江蘇及周邊省份沙塵天氣影響范圍及變化情況，具備衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、沙塵范圍識別、沙塵強(qiáng)度反演、監(jiān)測產(chǎn)品制作與輸出等功能。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
