國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
基于“天空地一體化”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管
基于“天空地一體化”的技術(shù)實(shí)現(xiàn)國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管問:高分五號衛(wèi)星有哪些技術(shù)特點(diǎn)?在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中如何應(yīng)用?答:高分五號衛(wèi)星又稱高光譜觀測衛(wèi)星,其優(yōu)勢是搭載了系列環(huán)境應(yīng)用特色高光譜
問:高分五號衛(wèi)星有哪些技術(shù)特點(diǎn)?在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中如何應(yīng)用?
答:高分五號衛(wèi)星又稱高光譜觀測衛(wèi)星,其優(yōu)勢是搭載了系列環(huán)境應(yīng)用特色高光譜載荷,包括可見短波紅外高光譜相機(jī)、全譜段光譜成像探測儀、痕量氣體差分吸收光譜儀、大氣主要溫室氣體探測儀、大氣氣溶膠多角度偏振探測儀、大氣環(huán)境紅外甚高分辨率探測儀6臺遙感載荷,其中分為兩臺水體陸地探測載荷和4個大氣載荷,這些載荷指標(biāo)在國際都是非常先進(jìn)的。比如,可見短波紅外高光譜相機(jī)光譜分辨率高達(dá)5納米;全譜段光譜成像探測儀的熱紅外波段空間分辨率為40米,這在國際上將是熱紅外波段空間分辨率最高的民用衛(wèi)星。這兩個載荷可以高精度監(jiān)測陸地和水體環(huán)境要素,包括水體污染物濃度、水體熱污染、城市熱島、生物多樣性、地表精細(xì)分類等。4個大氣載荷中,痕量氣體差分吸收光譜儀的光譜分辨率高達(dá)0.5納米,主要探測二氧化硫、氮氧化物、臭氧等,大氣主要溫室氣體探測儀的光譜分辨率達(dá)0.27個波束,主要探測二氧化碳、甲烷等。大氣氣溶膠多角度偏振探測儀有3個偏振通道、9個偏振角度,主要監(jiān)測氣溶膠光學(xué)厚度、灰霾污染等。大氣環(huán)境紅外甚高分辨率探測儀光譜分辨率高達(dá)0.03個波束,主要用于探測高層大氣中污染氣體、溫室氣體等痕量氣體。
生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中,高分五號衛(wèi)星可有效探測大氣污染氣體、港口/船舶大氣污染、溫室氣體等??筛呔缺O(jiān)測葉綠素、浮游生物、溶解的有機(jī)質(zhì),以及各種懸浮物、水生植物等。還可用于水色遙感大氣校正、湖泊藍(lán)藻水華監(jiān)測預(yù)警、核電廠溫排水、滸苔遙感監(jiān)測等,以及流域非點(diǎn)源污染遙感監(jiān)測、飲用水水源地遙感監(jiān)測等水生態(tài)環(huán)境??梢愿呔茸R別地物類型、植被類型,進(jìn)行地表溫度、土壤水分、城市熱島效應(yīng)、生物多樣性、自然保護(hù)區(qū)、大型工程生態(tài)環(huán)境破壞等監(jiān)測。
未來主要應(yīng)用潛力如下:在大氣污染防治工作中,可用于全國灰霾及顆粒物監(jiān)測/分析與預(yù)警、揚(yáng)塵等監(jiān)測與分析、全國揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測與分析等工作。在水污染防治工作中,可用于重點(diǎn)湖庫水質(zhì)、全國飲用水水源監(jiān)測與分析、近岸海域水環(huán)境監(jiān)測與分析等工作。在土壤污染防治工作中,可用于全國土壤污染場地/污染源動態(tài)監(jiān)測與評估、城市及其周邊區(qū)域土壤環(huán)境監(jiān)測與風(fēng)險評估等工作。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中,可用于全國生態(tài)狀況變化調(diào)查與評估、全國生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管、自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測與評估等工作。另外,還可用于中央環(huán)保督察及環(huán)境專項(xiàng)執(zhí)法檢查技術(shù)支持、污染偷排環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法、項(xiàng)目環(huán)評事中事后監(jiān)管/排污許可信息獲取、核電站建設(shè)情況動態(tài)監(jiān)控、“一帶一路”沿線國家生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測與調(diào)查評估等重要工作。
問:與高分五號衛(wèi)星緊密相關(guān)的有國家高分辨率對地觀測專項(xiàng),衛(wèi)星中心是如何參與的?目前有哪些主要進(jìn)展?
答:高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)(以下簡稱高分專項(xiàng))是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020年)》確定的16個重大專項(xiàng)之一,于2010年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)啟動實(shí)施。其目標(biāo)是形成時空協(xié)調(diào)、全天候、全天時的對地觀測系統(tǒng),提高我國空間數(shù)據(jù)自給率,形成空間信息產(chǎn)業(yè)鏈,保障環(huán)境保護(hù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、資源調(diào)查、國家安全等重大戰(zhàn)略需求。高分專項(xiàng)包含7顆民用衛(wèi)星,我們環(huán)保作為牽頭用戶和主用戶的有兩顆。其中,高分一號衛(wèi)星為2米/8米分辨率光學(xué)衛(wèi)星,主要用戶是自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部;高分五號衛(wèi)星為高光譜觀測光學(xué)衛(wèi)星,主要用戶是生態(tài)環(huán)境部、自然資源部、中國氣象局。目前,高分一號、二號、三號、四號、五號衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射。
生態(tài)環(huán)境部在高分專項(xiàng)中占有重要地位,是高分五號衛(wèi)星的牽頭用戶、高分一號衛(wèi)星的主用戶,環(huán)保是高分專項(xiàng)18個行業(yè)應(yīng)用示范中資金超過1億元的4個重大應(yīng)用領(lǐng)域之一,體現(xiàn)了國家對高分環(huán)保應(yīng)用的高度重視。
生態(tài)環(huán)境部高分專項(xiàng)工作主要包括高分五號衛(wèi)星研制、環(huán)境應(yīng)用示范項(xiàng)目實(shí)施、高分衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用、數(shù)據(jù)分發(fā)與技術(shù)培訓(xùn)等方面。主要進(jìn)展如下:一是由衛(wèi)星中心承擔(dān)的高分環(huán)境應(yīng)用示范項(xiàng)目取得明顯進(jìn)展。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)約1.2億元,分先期攻關(guān)、一期工程和二期工程3個階段實(shí)施。目前先期攻關(guān)項(xiàng)目已完成并于2013年10月順利通過驗(yàn)收。一期工程項(xiàng)目已完成高分一號、二號衛(wèi)星應(yīng)用示范和高分三號、四號、五號衛(wèi)星應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),形成19項(xiàng)高分應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并于2017年4月國家航天日期間公開發(fā)布,環(huán)境應(yīng)用示范系統(tǒng)已開始運(yùn)行并在環(huán)境遙感日常監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用,2018年4月完成項(xiàng)目預(yù)驗(yàn)收和審計(jì)。衛(wèi)星中心承擔(dān)的兩個高分五號衛(wèi)星共性應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目(441萬元)正在積極開展項(xiàng)目成果總結(jié),二期工程項(xiàng)目將按科工局要求積極推進(jìn)立項(xiàng)。二是高分環(huán)境應(yīng)用取得顯著成效,衛(wèi)星中心利用高分一號、二號、四號衛(wèi)星等數(shù)據(jù),在大氣環(huán)境方面對京津冀、長三角、珠三角等地區(qū)大氣污染源、氣溶膠光學(xué)厚度等進(jìn)行了遙感監(jiān)測,在水環(huán)境方面對太湖流域水華、葉綠素a、懸浮物、透明度等進(jìn)行了遙感監(jiān)測,在生態(tài)環(huán)境方面對三江源等自然保護(hù)區(qū)人類活動干擾、礦產(chǎn)開發(fā)生態(tài)破壞、生境信息等進(jìn)行了遙感監(jiān)測,在環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法方面對涉及飲用水水源保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)的全國28家取締退出的高爾夫球場進(jìn)行遙感監(jiān)測,為環(huán)境管理提供了重要技術(shù)支撐。三是遙感數(shù)據(jù)分發(fā)和技術(shù)培訓(xùn)扎實(shí)開展。累計(jì)向全國環(huán)保系統(tǒng)40多家單位免費(fèi)分發(fā)高分一號衛(wèi)星16米遙感數(shù)據(jù)41.6TB,培訓(xùn)地方環(huán)保部門相關(guān)技術(shù)人員110人,有力推動了地方高分環(huán)境遙感監(jiān)測與應(yīng)用。
下一步,將全力做好衛(wèi)星發(fā)射前的各項(xiàng)準(zhǔn)備和發(fā)射后的在軌測試、交付使用等工作。積極做好高分專項(xiàng)環(huán)境應(yīng)用示范一期項(xiàng)目驗(yàn)收和二期項(xiàng)目立項(xiàng),扎實(shí)開展高分系列衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用示范,繼續(xù)加強(qiáng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)和技術(shù)培訓(xùn),全面支撐服務(wù)大氣、水、土壤污染防治及環(huán)境監(jiān)管等環(huán)保重點(diǎn)工作。
問:為什么主要基于“天空地一體化”的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管?
答:生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域劃定后,將按照禁止開發(fā)區(qū)域進(jìn)行管理,實(shí)行最為嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和用途管制,嚴(yán)禁不合理開發(fā)建設(shè)活動。然而,生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域不僅面積大、分布廣,而且還多分布于偏遠(yuǎn)的深山密林和高山峽谷,人跡罕至,全靠人工去嚴(yán)防死守是不可行的。
因?yàn)樾l(wèi)星與航空遙感技術(shù)具有大范圍、快速動態(tài)、客觀準(zhǔn)確等技術(shù)優(yōu)勢,監(jiān)測區(qū)域不受地形地貌和交通條件等限制,時效性強(qiáng),總成本低。衛(wèi)星、無人機(jī)和地面相結(jié)合的“空天地一體化”監(jiān)測,衛(wèi)星將“拍片”記錄下生態(tài)保護(hù)紅線劃定時刻的生態(tài)環(huán)境狀況,相當(dāng)于是生態(tài)環(huán)境“底片”,之后發(fā)生的任何生態(tài)環(huán)境變化都可以通過遙感解譯、反演和比對及時發(fā)現(xiàn);無人機(jī)則是通過分辨率超過50厘米的各種相機(jī),對衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的變化進(jìn)行核實(shí)和確認(rèn),減少誤判錯判;最后通過地面實(shí)地核查和鑒別,完成對違法生態(tài)破壞行為的取證,從而實(shí)現(xiàn)及時、快速、準(zhǔn)確的生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)測監(jiān)管,使各種生態(tài)破壞行為第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間處置、第一時間恢復(fù)。
問:國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管平臺項(xiàng)目主要目標(biāo)和建設(shè)任務(wù)是什么?
答:項(xiàng)目總體建設(shè)目標(biāo)為:圍繞新時期國家發(fā)展和生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略需求,按照劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線的要求,集成利用衛(wèi)星遙感、云計(jì)算、地理信息系統(tǒng)等技術(shù),建成“天—空—地一體化”的國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管平臺,形成監(jiān)管平臺和業(yè)務(wù)大樓共同支撐下的生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管能力,服務(wù)于生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)的實(shí)時監(jiān)管、預(yù)報預(yù)警、監(jiān)督執(zhí)法等,及時向社會公眾公開和發(fā)布相關(guān)信息。
國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管平臺主要建設(shè)任務(wù)包括:一是建立全國生態(tài)保護(hù)紅線臺賬與監(jiān)管數(shù)據(jù)庫;二是研發(fā)包括紅線監(jiān)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)、移動核查與執(zhí)法系統(tǒng)、綜合會商與服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與加工系統(tǒng)、星地協(xié)同與調(diào)度系統(tǒng)在內(nèi)的五大業(yè)務(wù)系統(tǒng);三是建設(shè)包括主機(jī)系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件等計(jì)算機(jī)軟硬件支撐平臺;四是在中央本級配置5套無人機(jī)航空遙感監(jiān)測系統(tǒng);五是結(jié)合既有野外站點(diǎn)在全國六大區(qū)域各建設(shè)1個地面定位觀測站和配套定位觀測系統(tǒng);六是新建業(yè)務(wù)用房建筑面積10130平方米,用于業(yè)務(wù)科研、系統(tǒng)運(yùn)營、監(jiān)控會商、無人機(jī)庫房、機(jī)房及其業(yè)務(wù)支撐用房需要。
國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管平臺建成后,將建立中低分辨率衛(wèi)星巡查、高分辨率衛(wèi)星詳查、無人機(jī)和地面核查相結(jié)合的監(jiān)測監(jiān)管技術(shù)體系,形成多尺度、多時相、多類型、多專題生態(tài)紅線監(jiān)管數(shù)據(jù)的快速處理和綜合分析能力,實(shí)現(xiàn)對國家生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類干擾活動、生態(tài)系統(tǒng)狀況、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險、生態(tài)系統(tǒng)資產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)成效等及時監(jiān)測、預(yù)警和評估,為國家生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管、評估與考核,保障國家和區(qū)域生態(tài)安全提供全方位技術(shù)支撐。