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中國遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)全球生態(tài)環(huán)境

當(dāng)“千里眼”的傳說還在耳邊，現(xiàn)代科技打造的“千里眼”已悄然來到人們身邊。遙感，一種從遠(yuǎn)處探測(cè)、感知物體或事物的技術(shù)，起步于上世紀(jì)60年代初，被稱為感知地球的“千里眼”。這個(gè)“千里眼”本領(lǐng)無限，能監(jiān)測(cè)通訊中斷的地震災(zāi)區(qū)，為糧食作物估產(chǎn)，替人們探視難以到達(dá)的沙漠峻嶺，還能幫助勘探礦產(chǎn)、監(jiān)測(cè)霧霾……這個(gè)神奇的中國“千里眼”究竟如何瞰世界？

遙感水平國際先進(jìn)

中國科學(xué)院院士郭華東告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者：“在過去的四五十年間，隨著需求的增長，遙感技術(shù)不斷向更高水平發(fā)展?！北热?，遙感影像的空間分辨率從最初的幾十米級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的不到1米；一開始，遙感僅能在晴天而且是陽光燦爛的天氣條件下才能獲取數(shù)據(jù)，現(xiàn)在哪怕在刮風(fēng)下雨等惡劣條件下也能采集數(shù)據(jù)。我們國家遙感水平總體上非常先進(jìn)，某些技術(shù)還處于國際前沿?！?/p>

“全球觀測(cè)從應(yīng)用角度來講，我國基本和國際前沿接軌?！笨萍疾繃疫b感中心總工程師李加洪介紹，遙感的應(yīng)用大致經(jīng)過四個(gè)階段：第一個(gè)階段是單顆衛(wèi)星在國內(nèi)觀測(cè)；第二個(gè)是多顆衛(wèi)星在國內(nèi)觀測(cè)；第三個(gè)是用單顆衛(wèi)星觀測(cè)全球；第四個(gè)是用多顆衛(wèi)星建立虛擬系統(tǒng)觀測(cè)全球。目前，我國的遙感監(jiān)測(cè)屬于第三和第四個(gè)階段。

中國航天科技集團(tuán)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，航天科技集團(tuán)將于2022年左右建成一個(gè)“16+4+4+X”，即由16顆0.5米分辨率光學(xué)衛(wèi)星、4顆高端光學(xué)衛(wèi)星、4顆微波衛(wèi)星以及多顆視頻高光譜等微小衛(wèi)星組成的0.5米級(jí)高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，并將于今年年底前執(zhí)行首次發(fā)射。

我國已逐步建立了氣象、資源、環(huán)境、海洋和高分等地球觀測(cè)衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)，其觀測(cè)能力很大程度上滿足了我國在環(huán)境、資源和減災(zāi)等方面對(duì)地球觀測(cè)數(shù)據(jù)的需求。同時(shí)，作為地球觀測(cè)組織（GEO）的創(chuàng)始國和聯(lián)合主席國，通過GEO合作平臺(tái)，中國向世界開放共享其全球地球觀測(cè)數(shù)據(jù)，并努力提供相關(guān)信息產(chǎn)品和服務(wù)。

為積極應(yīng)對(duì)全球變化，科技部2012年啟動(dòng)了全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)年度報(bào)告工作。在科技部指導(dǎo)下，國家遙感中心（GEO中國秘書處）聯(lián)合遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，通過共同組建生態(tài)環(huán)境遙感研究中心，充分利用國家科技計(jì)劃及相關(guān)部門的科研成果，跨部門組織國內(nèi)頂尖的科研團(tuán)隊(duì)參與年報(bào)工作。

科技部在2013年5月首次正式公開發(fā)布了《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)2012年度報(bào)告》。從2013年度報(bào)告開始，年報(bào)正式發(fā)布時(shí)間定為每年的世界環(huán)境日。2013年度報(bào)告和2014年度報(bào)告陸續(xù)發(fā)布了陸地植被生長狀況、大型陸表水域面積時(shí)空分布、全球大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)、全球城鄉(xiāng)建設(shè)用地分布狀況等專題報(bào)告。2015年度報(bào)告選定“一帶一路”生態(tài)環(huán)境狀況和大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)這兩個(gè)專題開展監(jiān)測(cè)分析。2016年度報(bào)告繼續(xù)關(guān)注糧食安全熱點(diǎn)問題，聚焦“大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)”專題開展監(jiān)測(cè)分析，主要基于多源遙感與氣象數(shù)據(jù)，對(duì)2016年度全球65個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的氣象條件、全球7個(gè)農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)及中國7個(gè)農(nóng)業(yè)分區(qū)糧油作物種植與環(huán)境限制狀況、全球糧食產(chǎn)量與供應(yīng)形勢(shì)進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)和分析，并對(duì)2017年全球糧油生產(chǎn)形勢(shì)進(jìn)行了展望。

聚焦“一帶一路”生態(tài)

全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)年度報(bào)告工作專家組副組長、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所劉紀(jì)遠(yuǎn)研究員介紹說，“一帶一路”陸域和海域空間范圍廣闊，生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣，生態(tài)環(huán)境要素異動(dòng)頻繁，全面協(xié)調(diào)“一帶一路”建設(shè)與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，亟須利用遙感技術(shù)手段快速獲取宏觀、動(dòng)態(tài)的全球及區(qū)域多要素地表信息，開展生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)。通過獲取“一帶一路”區(qū)域生態(tài)環(huán)境背景信息，厘清生態(tài)脆弱區(qū)、環(huán)境質(zhì)量退化區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)區(qū)等，為科學(xué)認(rèn)知區(qū)域生態(tài)環(huán)境本底狀況提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，通過遙感技術(shù)快速獲取“一帶一路”陸域和海域生態(tài)環(huán)境要素動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)其生態(tài)環(huán)境時(shí)空變化特點(diǎn)和規(guī)律，可為科學(xué)評(píng)價(jià)“一帶一路”建設(shè)的生態(tài)環(huán)境影響提供科技支撐。此外，重要廊道和節(jié)點(diǎn)城市高分辨率遙感信息的獲取，還將為開展“一帶一路”建設(shè)項(xiàng)目投資前期、中期、后期生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)估，分析其生態(tài)環(huán)境特征、發(fā)展?jié)摿翱赡艽嬖诘纳鷳B(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供重要保障。

此次“一帶一路”生態(tài)環(huán)境狀況報(bào)告的監(jiān)測(cè)區(qū)域覆蓋100多個(gè)國家和地區(qū)，包括蒙古和俄羅斯區(qū)、東南亞區(qū)、中亞區(qū)等7個(gè)陸上區(qū)域，以及中國東部海域、南海、孟加拉灣、阿拉伯海等12個(gè)海域。陸域監(jiān)測(cè)區(qū)面積為5600萬平方千米,海域監(jiān)測(cè)面積2242萬平方千米，分別占全球陸地和海域面積的37.6%和6.2%。此次報(bào)告通過對(duì)2000年至2015年期間的風(fēng)云衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、高分衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星（Landsat）和地球觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）Terra/Aqua衛(wèi)星等多源、多時(shí)空尺度遙感數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理和模型運(yùn)算，形成了土地覆蓋、植被生長狀態(tài)與生物量、農(nóng)情、海岸線、海表溫度、光合有效輻射、海水透明度和初級(jí)生產(chǎn)力等遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

“一帶一路”生態(tài)環(huán)境狀況報(bào)告系統(tǒng)地生成了監(jiān)測(cè)區(qū)域陸域與海域現(xiàn)勢(shì)性較強(qiáng)的土地覆蓋、植被生長狀態(tài)、海洋環(huán)境等方面的31個(gè)生態(tài)環(huán)境遙感專題數(shù)據(jù)產(chǎn)品。根據(jù)這些數(shù)據(jù)產(chǎn)品，報(bào)告就陸域7大區(qū)域、6個(gè)經(jīng)濟(jì)走廊及26個(gè)重要節(jié)點(diǎn)城市的生態(tài)環(huán)境基本特征、土地利用程度、約束性因素等，以及12個(gè)海區(qū)、13個(gè)近海海域和25個(gè)港口城市的生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行了系統(tǒng)分析，取得了系列且非常有意義的監(jiān)測(cè)結(jié)果。相關(guān)成果不僅可為‘一帶一路’倡議的實(shí)施規(guī)劃方案制定提供現(xiàn)勢(shì)性和基礎(chǔ)性的生態(tài)環(huán)境信息，而且可作為“一帶一路”倡議實(shí)施過程中的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估的基準(zhǔn)。數(shù)據(jù)產(chǎn)品將無償與相關(guān)國家和國際組織共享，共同促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

瞄準(zhǔn)大宗糧油作物

遙感技術(shù)是在全球范圍實(shí)現(xiàn)宏觀、動(dòng)態(tài)、快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)不可或缺的手段，已廣泛應(yīng)用于大宗糧油作物長勢(shì)監(jiān)測(cè)與產(chǎn)量評(píng)估。

遙感多尺度、多時(shí)空分辨率的監(jiān)測(cè)指標(biāo)已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。農(nóng)情監(jiān)測(cè)信息定期送達(dá)多個(gè)國家和部門，可實(shí)現(xiàn)全球農(nóng)情監(jiān)測(cè)，打破了美國對(duì)全球糧食生產(chǎn)形勢(shì)信息發(fā)布的話語壟斷權(quán)。

中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所在1998年建立了全球農(nóng)情遙感速報(bào)系統(tǒng)（GropWatch）。該系統(tǒng)構(gòu)建了不同時(shí)空尺度的農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)多層次技術(shù)體系，利用多種原創(chuàng)方法及監(jiān)測(cè)指標(biāo)及時(shí)客觀地評(píng)價(jià)糧油作物生長環(huán)境和大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)。GropWatch與歐盟的MARS和美國農(nóng)業(yè)部的Grop Explorer系統(tǒng)并稱全球三大農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為聯(lián)合國糧農(nóng)組織農(nóng)業(yè)市場(chǎng)信息系統(tǒng)（AMIS）提供全球糧油生產(chǎn)信息。

全球大宗糧油作物生產(chǎn)形勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)所使用的遙感數(shù)據(jù)包括中國環(huán)境與減災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)小衛(wèi)星星座、高分一號(hào)、資源一號(hào)02C星、資源三號(hào)、風(fēng)云二號(hào)和風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以及美國對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃系統(tǒng)的陸地星和海洋星的中分辨率成像光譜儀和熱帶測(cè)雨衛(wèi)星數(shù)據(jù)。分析過程所使用的參數(shù)數(shù)據(jù)包括歸一化植被指數(shù)、氣溫、光合有效輻射、降水、植被健康指數(shù)等，在此基礎(chǔ)上采用農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)、復(fù)種指數(shù)、耕地種植比例、最佳植被狀況指數(shù)、作物種植結(jié)構(gòu)，通過時(shí)間序列聚類空間分布以及生長過程監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行玉米、小麥、水稻和大豆的生長環(huán)境評(píng)估、長勢(shì)監(jiān)測(cè)以及生產(chǎn)與供應(yīng)形勢(shì)分析。

科技部相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)年度報(bào)告和相關(guān)數(shù)據(jù)集產(chǎn)品均同步公開發(fā)布，并提供網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)。