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王橋主任解讀國務院辦公廳《生態環境監測網絡建設方案》文章在中國環境報刊發

發布時間:2015年08月25日

2015817日,中國環境報刊發了環境保護部衛星環境應用中心王橋主任針對國務院辦公廳近日印發《生態環境監測網絡建設方案》中環境遙感監測相關內容的解讀文章。全文如下:

 

加強環境遙感監測 提升環境管理水平

(發表時間:2015-08-17 來源:中國環境報 作者:王橋)

 

國務院辦公廳近日印發《生態環境監測網絡建設方案》(以下簡稱《方案》)。《方案》在第二條“基本原則”、第六條“加強生態監測系統建設”、第十二條“提升生態環境風險監測評估與預警能力”、第二十條“提升生態環境監測綜合能力”中都涉及環境遙感監測的內容。

  環境遙感監測的意義

  環境遙感監測是天地一體化環境監測預警體系建設必不可少的重要環節。具有大范圍、快速、動態、客觀等技術特長,是地面環境監測的有效補充。可推動我國環境監測由點上向面上發展、由靜態向動態發展、由平面向立體發展。

  《方案》在“基本原則”中提出要依靠科技創新與技術進步,強化衛星遙感等高新技術應用,這說明黨中央、國務院已經充分認識到了環境遙感監測的重要性。

  環境保護部部長陳吉寧在76日到環境保護部衛星環境應用中心(以下簡稱“衛星中心”)調研時,高度肯定了環境遙感監測發揮的重要作用。并指出今后環境遙感監測與應用不僅要成為環境管理的“眼睛”,而且要成為環境決策的“大腦”。

  “十二五”期間國務院發布的《關于加強環境保護重點工作的意見》(國發〔201135號)、《國家環境保護“十二五”規劃》(國發〔201142號)、《大氣污染防治行動計劃》(國發〔201337號)、《國務院辦公廳關于加強環境監管執法的通知》(國辦發〔201456號)等文件中,均不同程度要求推進環境專用衛星建設及其應用,提高環境遙感監測能力,強化衛星遙感、無人機等技術監控手段運用。20154月,中共中央、國務院出臺《關于加快推進生態文明建設的意見》,明確提出要“利用衛星遙感等技術手段,對自然資源和生態環境保護狀況開展全天候監測,健全覆蓋所有資源環境要素的監測網絡體系”。

  上述文件精神,是國家層面對環境遙感監測與應用不斷強化的體現,而《方案》對環境遙感監測期望更高,內容也更加具體,是落實中共中央、國務院《關于加快推進生態文明建設的意見》的細化措施。這些國家環保大政方針,為環境遙感監測工作持續快速發展提供了新的契機。

  環境遙感監測工作成效

  《方案》之所以高度重視環境遙感監測,是因為近些年來,環境遙感監測與應用已經取得了突出成效。

  2003年,環境保護部成立環境衛星籌備辦公室,主要負責開展環境衛星立項論證、衛星應用系統建設、衛星應用科研、環境遙感應用示范等工作,為環境一號衛星的立項、研制、發射、業務化應用等奠定了堅實基礎。2009年中央編辦批準設立環境保護部衛星環境應用中心之后,在有關部門共同努力下,環境遙感監測和應用能力顯著提升。建成了環境遙感業務大樓,形成了環境遙感業務化應用技術體系和運行能力,擁有了一支60多人的專業技術隊伍,遙感應用支撐環境管理成效明顯。

  從地方來看,青海省成立了專門的生態環境遙感監測中心,在地方環境遙感應用方面做出了表率。江蘇、河北等環保部門也開展了各具特色的環境遙感應用,并取得了良好成效。環境遙感監測成效主要表現在以下幾個方面:

  一是環境專用衛星和無人機遙感不斷發展,監測能力穩步增強。

  2008年,國家發射了環境一號A/B星,2012年發射了環境一號C星,三星組網,形成了環境衛星“2+1”星座,實現了2~3天對全國覆蓋一次的遙感監測能力。環境一號衛星是國家為加強生態環境監測管理和抗災減災能力設立的專門的小衛星星座,擁有光學、熱紅外、超光譜、雷達等多種探測手段,有利于環保部門大范圍、快速、動態的開展生態環境監測及評價,并跟蹤部分類型突發環境污染事件的發生和發展,為環境管理提供重要技術支持。

  2013~2014年,國家陸續發射了高分辨率對地觀測系統重大專項中的高分一號、高分二號衛星。環境保護部作為主用戶部門之一,積極開展高分一號、高分二號衛星在軌測試與環境應用示范,及時高效向全國環保系統推送高分數據。

  另外,環境保護部作為牽頭用戶的高分五號衛星成功立項(主要用于大氣污染探測,目前衛星正在研制中,預計2016年發射)。高分五號衛星后續星、大氣環境及污染物監測衛星相關工作取得明顯進展。

  針對我國無人機遙感技術的快速發展,衛星中心設立了專門的航空環境遙感應用機構,完成4架無人機配備與系統集成,形成了突發環境事件、重點區域環境污染源無人機遙感監測能力,填補了環保系統航空環境遙感的空白。

  二是環境遙感應用不斷拓寬深化,支撐環境管理成效明顯。

  從國家層面來看,大力開拓環境遙感技術在污染防治、生態保護、環境執法、環境應急、核安全監管等領域的應用。近5年來,僅衛星中心就編制各類遙感監測報告3500多期,開展應急監測50多次,在支撐環境管理決策方面發揮了重要作用。

  在水環境方面,實現了每日對太湖、巢湖、滇池藍藻水華進行遙感監測,為防范水體藍藻水華暴發提供了宏觀動態的監測手段。先后完成了307個飲用水水源地風險源、64個重點湖庫、重點流域面源、南水北調工程沿線污染源等遙感監測。

  在大氣環境方面,每日對全國各地秸稈焚燒火點進行監測,為保障上海世博會、廣州亞運會、西安世園會期間區域環境空氣質量提供了快捷高效的技術支持,尤其是北京APEC會議期間,調集10多顆軍、民衛星,對環境空氣質量保障區進行全程監控。

  在生態環境方面,持續開展330多個國家級自然保護區、生物多樣性保護優先區、資源礦產開發區等人類活動遙感監測;完成全國違規高爾夫球場建設、陜西秦嶺北麓自然保護區生態破壞、青海木里礦區資源開采、云南魯甸地震生態影響等專項監測;對512個國家重點生態功能區考核縣域生態變化情況進行衛星遙感普查,并篩選典型縣進行無人機抽查,為生態監管提供了客觀可靠的信息支撐。

  在環境應急方面,為應對環境突發事件,開展了大連溢油、松花江化學品桶打撈、日本地震核事故、舟曲泥石流、北方沙塵暴、黃海海域滸苔、廣西北海海岸帶大米草生物入侵等30余次遙感應急監測和評估,充分顯示出衛星遙感手段的顯著優勢。

  在核安全監管方面,對多個擬建核電項目廠址以及大亞灣、田灣等核電站溫排水情況進行了遙感監測。

  在環評方面,為加強大型建設項目施工環境監理和環保驗收管理,對武廣鐵路、中石油廣西石化公司煉油工程、河北曹妃甸首鋼京唐鋼鐵公司工程、江蘇連云港輸變電線路工程、神華集團包頭煤制氣工程進行了遙感監測和評估。

  全國生態調查專項方面,為摸清2000~2010年全國生態環境現狀及變化情況,環境保護部聯合中國科學院實施了全國10年生態變化遙感調查專項,由衛星中心和中國科學院生態中心牽頭組織實施,吸納中國環境科學研究院等多家環境保護部直屬單位、全國各省級監測站或環科院以及中科院系統有關科研院所參與遙感調查,帶動了全國環保系統環境遙感應用及水平提升。

  技術規范方面,為規范環境遙感監測與應用,環境保護部出臺了《自然保護區人類活動遙感監測技術指南(試行)》、《無人機環境遙感監測基本作業規范》等技術規范。

  從地方層面來看,青海、河北、江蘇等地方環保部門也開展了一系列各具特色、富有成效的遙感應用。

  三是應用基礎能力建設不斷加強,業務支撐能力逐步提高。

  從國家層面來看,衛星中心建成了環境衛星環境應用系統、全國10年生態變化遙感調查評估系統平臺,正在建設高分辨率對地觀測系統重大專項環境應用示范系統平臺、全國生態保護紅線遙感監管平臺,向全國200多家相關單位分發了5萬多景遙感數據產品,環境遙感業務運行支撐和服務能力逐步提高。

  從地方層面來看,青海、江蘇等地方環保部門建立了專業隊伍,配備了專業軟硬件設施,開發了專用數據服務系統,形成了基本的環境遙感應用能力。

  四是環境遙感科研工作扎實開展,科研創新成果豐富。

  環境保護部組織建成了國家環境保護衛星遙感重點實驗室,組織實施高分辨率對地觀測系統重大專項、水體污染控制與治理重大專項有關課題,以及環境遙感相關國家科技支撐項目、環保公益項目等10多項,在環境專用載荷、圖像處理、環境監測與評估指標、參數反演等方面取得若干創新成果,獲國家科技進步二等獎1項、省部級科技獎項3項、登記軟件著作權14項、獲批專利7項、出版專著20多部。

  五是技術培訓與交流廣泛開展,地方遙感應用積極推進。

  環境保護部先后組織開展了8期全國環境遙感應用技術培訓,培訓人員近千人,地方環境遙感應用的積極性和主動性明顯增強。與科技部國家遙感中心、中國遙感應用協會、有關高校和科研院所等建立了合作交流機制,與美國、加拿大、澳大利亞、荷蘭等國外相關研究機構建立了交流互訪機制,與10多家地方環保部門簽署了業務合作協議,依托青海、江蘇、云南、河北環保部門建成4個環境遙感應用基地,有力地推進了地方環境遙感監測與應用。

  環境遙感監測面臨的主要問題

  《方案》之所以提出要加強衛星和無人機遙感監測能力建設,建立天地一體化的生態遙感監測系統,研制、發射系列化的大氣環境監測衛星和環境衛星后續星并組網運行,加強無人機遙感監測和地面生態監測,實現對重要生態功能區、自然保護區等大范圍、全天候監測,主要是因為目前環境遙感監測發展面臨著諸多問題和制約,主要表現在以下幾個方面:

  一是環境一號衛星超期服役,環境遙感專用載荷嚴重缺乏。

  環境遙感監測要素多、手段多樣,且精度定量化要求高,需要專用衛星和載荷持續獲取數據。一方面,環境一號AB衛星已經嚴重超期服役,高分辨率對地觀測系統重大專項系列衛星尚不能完全滿足環境應用需求,支撐目前業務運行的數據源面臨斷檔危險;另一方面,由于國外數據源獲取受限,而國內長期缺乏紫外、紅外、高光譜、雷達等載荷,無法實現大氣污染、水污染及溫室氣體等監測。

  二是環境遙感業務潛力未充分發揮,地方遙感應用總體薄弱。

  遙感技術已經真正深入氣象、國土、測繪等部門主體業務,而現有環境遙感監測業務多以現狀監測和數據支撐為主,深入分析評估較少,業務化應用程度還有待提高。另外,除青海、江蘇、河北等省區之外,其他省區只開展了零星的環境遙感監測與應用,且環境遙感應用水平普遍不高。

  三是衛星環境應用系統設施老化,地方遙感應用支撐能力差。

  環保部門所建環境應用系統由于立項晚、投資力度不夠,數據存儲、處理及計算能力不足,大批軟硬件設備迫切需要升級換代,現有運行條件客觀上制約了環境遙感業務化進程。另外,地方環境遙感能力建設嚴重滯后,大多數省級環保部門未配備相應的軟硬件設施。

  四是環境遙感科研依然比較薄弱,環境遙感標準規范少。

  環境遙感應用技術難度大,目前仍有許多關鍵技術尚未解決,研究多為經驗性和局部性,遠未達到定量化水平,未形成獨具特色的優勢科研領域。另外,環境遙感行業標準體系建設嚴重滯后于其它行業,難以從技術規范層面引領全國環保系統開展遙感應用。

  五是環境遙感監測網絡與機構不健全,專業技術人才缺乏。

  我國專門的環境遙感應用機構在國家層面只有衛星中心,地方層面只有青海省生態環境遙感監測中心。隨著環境遙感業務拓展以及能力建設任務不斷增加,國家層面環境遙感應用機構急需增加人員編制,補充專業技術人員,培養技術領軍人才,地方層面迫切需要增加環境遙感應用機構和從業人員。

  下一步重點工作

  《方案》之所以強調要加強衛星和無人機遙感監測能力建設,研制、發射系列化的大氣環境監測衛星和環境衛星后續星并組網運行,定期開展全國生態狀況調查與評估,建立生態保護紅線監管平臺,對重要生態功能區人類干擾、生態破壞等活動進行監測、評估和預警,是因為這正是近期乃至“十三五”期間我國環境遙感監測的重點工作任務。下一步重點工作任務具體如下:

  一是增強環境遙感監測能力。

  推進環境專用衛星建設與發展。研發一批新型環境監測專用衛星有效載荷,新增發射3顆大氣環境監測衛星(即高分五號衛星、高分五號后續星、大氣環境和污染物監測衛星),三星組網,形成基本的大氣污染遙感監測能力;推進4顆納入《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃》的16米分辨率寬幅光學衛星和5米分辨率雷達衛星立項、研制與發射,夯實環境一號衛星的后續發展基礎。

  加大無人機環境遙感監測能力建設力度。加強國家層面無人機能力建設,建立機型齊全、載荷完備、具有全天候作業能力的環保無人機系統,組建穩定的、具備獨立作業能力的環境專用無人機飛行隊;健全無人機遙感業務技術體系,研究制定無人機環境遙感監測、應用等技術標準規范體系,做好無人機空域協調保障。加強無人機遙感監測應用推廣和技術培訓,積極推進地方無人機監測能力建設。

  打造天空地協同的環境監測預警體系。加強天地之間“互補、會商、聯動”,建立天空地協同的環境監測預警會商、數據共享和成果報送機制;建立全國中低分辨率衛星遙感普查、高分辨率衛星/無人機遙感詳查、地面核查相協同的“三查”環境遙感監測業務模式;加強地基遙感監測能力建設,構建與天基、空基相配套的地基遙感監測網絡;研發和構建天空地協同環境監測云信息服務平臺,實現全國環境遙感與地面環境監測信息的協同挖掘、分析、模擬、評估和預警。

  二是深化環境遙感監測業務。

  大力支撐《水污染防治行動計劃》實施。持續深入開展重點湖庫藍藻水華、富營養化、水色異常、核電站溫排水等遙感監測與應用;創新開展城市黑臭水體遙感監測分析與評估;加強全國重點飲用水水源保護區風險源及水環境安全遙感監測分析與評估;深化湖庫、河流岸邊帶風險源及流域水生態變化遙感監測分析與評估;強化水環境控制單元風險源、海岸帶生態系統、環境風險源等遙感監測分析與評估;推進水環境“三查”能力建設。

  大力支撐《大氣污染防治行動計劃》實施。持續深入開展全國灰霾、秸稈焚燒、區域沙塵、顆粒物等遙感監測與應用,強化灰霾、秸稈焚燒空氣質量影響評估及預報預警業務;創新開展“京津冀風通道”建設遙感相關技術支持研究;做好京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物遙感監測研究分析與評估;創新重點區域氮氧化物、硫氧化物等污染氣體遙感監測分析與評估。

  大力支撐《關于加快推進生態文明建設的意見》實施。推進2011~2015年全國生態狀況遙感調查和評估項目啟動實施;持續深入開展自然保護區、資源開發區、生物多樣性優先保護區等遙感監測與應用;加強國家級自然保護區、重點生態功能保護區、生物多樣性保護優先區、跨界生態、自然災害生態影響、生態資產核算、重大生態保護工程成效等遙感監測分析與評估;開展生態保護紅線監管地方試點,編制和完善有關技術規范;探索性開展生態系統狀況遙感監測與評價指標研究。

  強化環境執法、應急、環評、核安全等遙感應用。根據財政部和環境保護部要求開展縣域生態考核工作,做好考核縣生態環境明顯變化區域篩查和無人機飛行;繼續做好京津冀等重點區域大氣污染源無人機遙感監察;做好自然保護區、飲用水水源保護區等專項執法遙感應用;做好自然災害以及溢油、赤潮等突發環境事件遙感監測與環境影響評估;開展黃河中上游化工區、成蘭鐵路建設環境監理等遙感應用,做好生態文明示范區建設遙感技術支持;開展全國核電站遙感監控與評估,開展核電站限制規劃區監測、評估技術研究與示范應用。

  三是加快推進生態保護紅線監管平臺項目立項實施。

  加快推動全國生態保護紅線監管平臺項目立項實施,全面實現國家生態保護紅線區人類干擾活動、生態系統狀況、生態環境承載力、生態資產及保護成效的動態監控與綜合評估。建立具有高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨率特征的生態保護紅線監管數據庫,為生態保護紅線劃定、監管、執法和評估提供全方位信息服務。研制生態保護紅線監測與管理系統、核查與執法系統、數據處理與加工系統、星—地協同與調度系統、會商與服務系統等系統,形成生態保護紅線遙感監管業務能力。開展生態保護紅線遙感監管業務大樓建設,為生態保護紅線監管平臺運行與監管工作實施提供基本保障。

  四是加強環境遙感技術研究和基礎能力建設。

  環境遙感技術研究方面。加強PM2.5、灰霾、飲用水水源地風險源、面源污染、生態保護紅線、礦產開發區等環境遙感應用標準規范研究;加強衛星有效載荷設計與研制關鍵技術、遙感與地面監測數據同化等應用共性關鍵技術研究;強化“京津冀風通道”建設遙感相關技術支持、城市區域高分辨率痕量污染氣體遙感反演等大氣環境遙感應用關鍵技術研究;開展城市黑臭遙感識別、水生態異常、風險源識別等水環境遙感業務化應用關鍵技術研究;開展面向業務化運行的生態參數遙感反演、生態系統分類、人類活動信息提取技術與產品工程化生產等研究;開展多源多尺度環評遙感指標體系、技術流程、評估技術研究;研發新型無人機平臺和無人機環境專用載荷,開展環境專用無人機系統集成、污染物無人機遙感定量提取研究等。

環境遙感基礎能力建設方面。結合大氣環境監測衛星等建設,新增相應配套工程建設,擴建和完善衛星環境應用系統,建成具有強大云計算、云服務能力的計算機支撐平臺以及開放式終端,形成全國環境遙感業務應用支撐能力。加強衛星環境應用系統區域化改造、數據產品深加工和數據推送系統推廣。加強對地方環境遙感應用的業務技術指導,積極推進省級環境遙感能力建設和業務應用。在已有工作基礎上,新建一批環境遙感應用基地,新建一批大氣環境、水環境、生態環境等遙感綜合實驗場。

(供稿:綜合部)

 

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