西熱加措 楊明芬

（西藏自治區(qū)科技信息研究所，西藏 拉薩 850008）

0 引言

2021年，為了貫徹落實習近平總書記在西藏考察時的重要講話精神和中央第七次西藏工作座談會精神，落實國家科學技術部和西藏自治區(qū)人民政府部區(qū)會商工作精神及《西藏自治區(qū)國民經濟和社會發(fā)展第十四五個規(guī)劃和二〇三五年遠景目標綱要》，積極推進科技援藏工作，西藏自治區(qū)科學技術廳和國家遙感中心主辦了國家遙感中心遙感科技援藏會議暨西藏分部建設推進會議，簽署了《關于遙感科技援藏戰(zhàn)略合作協(xié)議》，并由西藏分部承接了國家遙感中心“依托西藏分部業(yè)務特色支撐中國參與GEO工作”。與西藏自治區(qū)氣象局合作進行了遙感技術應用在西藏各行業(yè)未來發(fā)展中的需求調研。此篇論文在調研報告基礎上研究遙感技術應用在西藏的前景及在發(fā)展中存在的問題。

1 西藏自治區(qū)基本情況

西藏自治區(qū)位于中華人民共和國西南地區(qū)，面積120.2189 萬平方千米，約占中國陸地總面積的1/8，毗鄰新疆維吾爾自治區(qū)、青海省，東面兩個方向相鄰云川兩??；從南面到西面與緬甸，與印度、不丹、尼泊爾和克什米爾地區(qū)接壤，國境線大約有4000多公里。西藏自然資源豐富，在水資源方面亞洲著名河流如長江、黃河、湄公河、印度河、恒河等都起源于西藏，被稱為“亞洲水塔”。

另據(jù)普查公報，西藏全區(qū)河流常年平均徑流總量約3590 億m3，流域面積大于10000km2的河流有20 余條，大于200km2的河流在100 條以上。西藏的湖泊分布廣闊，其中湖面面積大于1000km2的有3 個。湖面面積為1km2～1000km2的有609 個。河湖總面積達24183 km2，約占我國湖泊面積的30%.此外，西藏冰川資源豐富，是我國冰川最多的地區(qū)，全區(qū)現(xiàn)有冰川面積約2.77萬km2，占我國冰川總面積的49%，冰川儲量約3 億m3，水資源總量為4482 億m3，為全國各省區(qū)首位［1］。

在礦產資源方面，據(jù)統(tǒng)計，西藏已發(fā)現(xiàn)100多種礦產資源，礦產地2000 余處，已探明資源儲量40 余種，其中，以鉻鐵礦、銅礦、硼礦和地熱資源最為豐富，在全國名列前茅［2］。

此外由中國地調局“青藏項目”新發(fā)現(xiàn)32 個大型-超大型礦床，新增礦產資源儲量潛在經濟價值在萬億元以上［3］。在能源資源方面，主要有水能、太陽能、地熱、風能等可再生能源資源，已探明的油氣遠景資源量為1 億至1.5 億噸的中型油田。其中水能理論蘊藏量達2 億kW 以上，占全國水能蘊藏量三分之一，可開發(fā)裝機容量達1 億多kW，約占全國的五分之一。此外，西藏是全國地熱活動最活躍的地區(qū)。有1000多處地熱顯示點。據(jù)估算，地熱總熱流量為55 萬千卡，釋放的熱量相當于240萬噸煤。太陽能資源更是居全國首位，平均日照時長在3000h，年均總輻射量在6000MJ/m2～7000MJ/m2，太陽輻射總量僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位。

同時在人口方面，根據(jù)第七次全國人口普查顯示，西藏常住人口中，藏族有3137901 人，其他少數(shù)民族有66829 人，漢族有443370 人。民族分布情況雜而廣，共分布有30 多個民族。在西藏的66個縣中，共有21 個縣屬于邊境縣，邊境地區(qū)總面積達34.35 萬平方千米，人口近50萬人，約占全西藏總人口的1/6。邊境線為4000 余公里。其“兩屏四地一通道一前沿”戰(zhàn)略地位決定了西藏邊境發(fā)展的重要性。

確保西藏繁榮穩(wěn)定，用最新科學技術支撐西藏發(fā)展，不但有利于筑牢西藏作為國家生態(tài)安全屏障的重要地位，對確保國家安全和長治就有具有更加重大的意義。

2 遙感技術應用現(xiàn)狀

2.1 地質災害監(jiān)測現(xiàn)狀

西藏自然環(huán)境條件復雜，自然災害長期處于高發(fā)態(tài)勢。地處青藏高原西南部，自中始新世以來經歷了3 個強烈的隆升時期，形成了高原西部群山環(huán)抱。南部和東部深山峽谷、北部高原湖盆相間排列的地貌格局，地形高差懸殊，地質構造復雜，活動構造廣布，地震活動頻繁，具有極易發(fā)生地質災害的地質環(huán)境基礎，在極端強降雨、干旱、地震等作用下引發(fā)地質災害的概率加大，造成地質災害的總體形勢將更加嚴重，仍是地質災害的易發(fā)期。

長期以來，西藏地質災害防治能力建設主要集中在自治區(qū)和地（市），縣（區(qū)）、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）一級基層地質災害防治能力建設投入不足，大多沒有建立地質災害防治的支撐機構或所設機構有名無實，管理難以及時到位，在地質災害應急管理上多采取經驗式粗放管理，基層的應急響應、技術支撐能力已無法滿足繁重的防災工作任務需求。由于西藏地廣人稀，交通及通訊條件差，地質災害信息難以做到及時更新，對地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)尚未完全實現(xiàn)“自治區(qū)-地（市）-縣”三級信息互通和資源共享，對災害防治、監(jiān)測、評估方面存在延遲，缺少第一手數(shù)據(jù)支撐，容易造成對地質災害的誤判，加大地質災害造成的人員及經濟損失。反之對衛(wèi)星遙感技術的有效資源利用，對災情分析、災后評估、救援等能夠提供及時有效的信息支撐，能夠極大的減少人力、物資成本投入及人員、經濟的損失。

2.2 在構建國家生態(tài)屏障，服務國家能源戰(zhàn)略現(xiàn)狀

2.2.1 構建國家生態(tài)安全屏障現(xiàn)狀。西藏自治區(qū)地處青藏高原腹地，國土面積120多萬平方公里，約占我國國土總面積的八分之一，平均海拔在4000 米以上，素有“世界屋脊”的美譽。西藏高原不僅是我國乃至世界重要的氣候調節(jié)樞紐，同時還是我國和東南亞地區(qū)的“生態(tài)源”，對保持生態(tài)平衡，保障長江中下游地區(qū)的經濟安全具有重要作用，是國家重要的生態(tài)安全屏障［4］。

特殊的地理環(huán)境使得西藏高原成為我國生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)之一，也是受全球氣候變化影響最嚴重地區(qū)之一。近幾十年來，由于氣候變暖，加之西藏發(fā)展所帶來的人口加速增長、對自然資源需求加大以及對長期對現(xiàn)有資源的不合理利用，在一定程度上造成了生態(tài)環(huán)境的惡化。

時至今日，全球氣候變暖已經對西藏生態(tài)系統(tǒng)產生了負面影響，研究表明，自1960 年以來西藏升溫速率高于全球水平，平均每10 年升溫0.32℃，由此造成的冰川融化，草地退化，土地沙化等問題持續(xù)加劇，生態(tài)保護及修復面臨重大危機與挑戰(zhàn)［5］。

西藏地理情況復雜，地質災害頻繁，地廣人稀，部分區(qū)域交通不便，基礎設施滯后，常規(guī)開展氣候、草地、冰川、動植物棲息調查很難從整體上掌握我區(qū)生態(tài)環(huán)境變化情況，因此，西藏自治區(qū)在生態(tài)安全屏障建設、生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測和保護、防災減災、應急搶險和應對氣候變化等領域對遙感數(shù)據(jù)的需求十分迫切和廣泛。

2.2.2 服務國家能源戰(zhàn)略現(xiàn)狀。國家在“十四五”發(fā)展規(guī)劃和2035年遠景目標綱要中提及，要大力提高新能源及可再生能源在國家能源結構中的占比，逐漸擺脫對化石能源的依賴，近期發(fā)生的俄烏戰(zhàn)爭再一次向我們表明能源及糧食是一個國家走向富強的根本，是在國內外形勢越發(fā)嚴峻之中生存的最有利的武器，據(jù)2019 年統(tǒng)計報告，我國能源自給率為81.69%，但石油進口消費仍居世界第二位，化石能源在能源結構中仍占據(jù)79.2%的比重，能源結構仍需持續(xù)優(yōu)化。

然而，西藏在新能源及可再生能源資源方面優(yōu)勢明顯，西藏的可再生能源資源主要有太陽能、水能、風能、地熱能四大類。西藏的太陽年平均輻射達3300MJ/m2～4800MJ/m2，全區(qū)年均輻射量5850MJ/m2～8400 MJ/m2，直接輻射占總輻射的56%～78%，夏季可達71%～88%［6］。西藏水能資源理論儲量約為2×108 kW，年發(fā)電量17600億kW·h，其中可供開發(fā)利用的水能資源就有5.6×107kW，占全國的17.1%，全區(qū)年風能儲量93×108 kW·h，年均有效風能密度為130W/m2～200W/m2，年均有效風力時數(shù)為3500h～4000h［7］。西藏的地熱資源更是位居全國第一，地熱顯示點多達1000 余處。根據(jù)對350 處顯示點的統(tǒng)計結果，熱泉水的流速為20 m3/s，地熱總能量276.28×104 kJ/s，折合標準煤3×106t/a，發(fā)電潛力8×105 kW。

另外，發(fā)展新能源存儲技術的鋰礦資源，全國已探明儲量700 萬噸，其中鹽湖鋰資源占全國資源儲量的80%左右，目前我國鹽湖鋰礦產資源主要集中在青海和西藏兩地，兩地資源總量占全國的九成。因此，西藏在可再生能源資源及新能源存儲礦藏開發(fā)方面具有很大的發(fā)展前景。但因自然條件限制，許多可再生能源及礦藏開發(fā)地交通條件十分不方便，勘察及開發(fā)難度大，如果僅僅依靠常規(guī)方法，會造成極高的成本投入及人力資源的浪費，而隨著遙感技術及信息處理技術的發(fā)展，利用衛(wèi)星遙感技術勘察及開發(fā)這些自然資源逐漸成為主要手段，恰恰西藏能源資源及礦產資源豐富，發(fā)展遙感產業(yè)具有獨特的區(qū)位和資源優(yōu)勢，西藏的大氣環(huán)境也更加適合開展衛(wèi)星遙感技術的推廣和應用研究，兩者相結合開發(fā)西藏儲量巨大的能源資源，有利于進一步優(yōu)化國家能源結構，服務國家能源戰(zhàn)略。

2.2.3 構建國家邊境安全屏障現(xiàn)狀。西藏邊境線長達4000多公里，人口50余萬，民族分布眾多，近年來，西藏邊境地區(qū)非法越境行為屢禁不止，其特點也日趨多樣復雜，雖然西藏邊境地區(qū)民眾友好互通，貿易發(fā)展是被允許的特殊出入境活動［8］，但隨著國家近幾年對“強邊”建設的投入，邊境貿易的活躍，邊民數(shù)量逐年增加，邊境管控難度也日趨增大，于是有違法犯罪分子假借邊民身份利用貿易通道，從事走私、偷渡、滲透等違法犯罪活動，嚴重威脅邊境安全，為了打擊此類非法活動，公安邊防部隊通過在重要通外山口布設檢查站，加強巡邏警戒，架設監(jiān)控探頭等方式保障邊境安全，但因邊境線過長，對外通道過多，口岸分散等現(xiàn)狀不利于管控，同時邊防官兵還要幫助轄區(qū)群眾致富，參加抗險救災等任務，警力明顯不足，此外邊境地區(qū)地形條件復雜多變，氣候惡劣，特別是在偏僻邊緣地帶難以或無法建設基礎設施。邊防官兵經常需要在高原、山地、叢林、沙漠、積雪中巡邏偵察，普通人力偵察導致監(jiān)控范圍小，致使不能連續(xù)獲取情報信息，甚至會造成盲區(qū)、盲點，與現(xiàn)代邊境管控迅速獲得完整、大量情報的需求不相適應［9］。

西藏邊境地區(qū)作為國家安全屏障，在基于衛(wèi)星綜合應用技術基礎上結合無人機、人工巡查等手段快速便捷的獲取遙感影像、站點監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻圖像等信息，并通過后期處理提供監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)支撐和情報保障，同時充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)精準定位、精確授時及短報文通信功能，利用國家北斗地基增強系統(tǒng)的差分信息、高分辨率對地觀測系統(tǒng)影像信息，獲取邊境線上人員、車輛等目標的態(tài)勢信息，進行邊境安全風險識別和異常主動防控報警、調度指揮等內容，能夠大大減少人力投入，構建西藏邊境區(qū)域全面的整體態(tài)勢感知和防范能力，保障邊防部隊在邊境線維護與巡查需求,是有效提升我國西南邊疆的邊境信息化管控和聯(lián)動處置的重要手段，是維護民族的安定團結和社會穩(wěn)定重要保障。

2.2.4 遙感數(shù)據(jù)應用平臺及體系建設現(xiàn)狀。根據(jù)多方調研內容自治區(qū)在遙感數(shù)據(jù)應用平臺體系建設方面信息化水平還不足以滿足實際相關業(yè)務需求，具體情況可概括為：一是現(xiàn)有高校、研究院和各業(yè)務單位的業(yè)務系統(tǒng)相互獨立，數(shù)據(jù)獨立，整合集成程度低，如目前減災數(shù)據(jù)管理、分析監(jiān)測、災害評估各相關單位都建立了系統(tǒng)或模塊，但都相互獨立，沒有實現(xiàn)系統(tǒng)整合與集成應用，缺乏統(tǒng)一的衛(wèi)星遙感資源綜合利用平臺，嚴重阻礙了應對氣候變化、防災、減災、救災、資源調查、能源利用、邊境管控、生態(tài)環(huán)保等業(yè)務能力的進一步提升；二是現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)中的模型方法有待進一步改善，需要根據(jù)自治區(qū)、地（市）、縣等各級不同的業(yè)務需要進一步優(yōu)化改進，建立面向全區(qū)和地方尺度、適用于不同種類、統(tǒng)籌考慮不同決策需求的業(yè)務系統(tǒng)；三是全區(qū)現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)延伸能力不夠，缺乏對地（市）、縣級部門的輻射，難以實現(xiàn)全區(qū)衛(wèi)星遙感資源的有效利用，暫無相關遙感數(shù)據(jù)應用平臺及體系支撐。

3 存在的問題與對策

3.1 缺少遙感技術應用領域專業(yè)人才

遙感數(shù)據(jù)來源多，更新頻率高，高清衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)量大，是典型的科學大數(shù)據(jù)。另外，遙感數(shù)據(jù)也是典型的非結構化數(shù)據(jù)，對于非結構化數(shù)據(jù)的管理需要專門的商業(yè)或開源文件系統(tǒng)來提高空間利用率和訪問速度等。由于西藏遙感類項目和遙感數(shù)據(jù)產品大多會涉密。因此，需要有大數(shù)據(jù)技術背景、同時有涉密信息管理資質的管理人員，對項目所產生的遙感數(shù)據(jù)進行存儲、管理和服務，從而形成持續(xù)、完整的數(shù)據(jù)體系。遙感領域專業(yè)人才是一種復合型人才，當前社會需求量很大。

目前，我國設置遙感科學與技術專業(yè)的高校不到40所。西藏尚未有培養(yǎng)遙感領域人才的專門機構，自治區(qū)需要面向遙感領域中長期發(fā)展與應用需求，著力引進和培養(yǎng)相關領域專業(yè)人員。在部分大學或者職業(yè)學校開設遙感相關的專業(yè)，逐步充實和滿足自治區(qū)遙感事業(yè)建設的需要。

3.2 缺少遙感數(shù)據(jù)管理配套基礎設施體系

高水平的信息化基礎設施是遙感數(shù)據(jù)管理與服務的基礎條件。建設遙感數(shù)據(jù)存儲的專用環(huán)境成本較高。目前，西藏能夠滿足上述數(shù)據(jù)管理要求的基礎設施環(huán)境極少。

同時，各機構對于遙感數(shù)據(jù)的時間跨度和地域跨度上要求很高。對于海量數(shù)據(jù)的可靠性、高性能、高存儲效率以及高可擴展性管理，需要搭建專門的網絡線路，配備保密機房、服務器、大容量存儲集群、同城甚至異地備份設備、安全監(jiān)控設備以及配套的遙感數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)。因此，應逐步推進建設高水平的遙感數(shù)據(jù)管理與服務中心；建立和完善相關的管理制度與規(guī)范，面向自治區(qū)相關機構提供數(shù)據(jù)檢索下載等服務。

另外，各機構在項目建設過程中都會形成遙感數(shù)據(jù)產品。這些數(shù)據(jù)產品雖然零散，但是如果經過長期積累，可以形成龐大的數(shù)據(jù)資產，也能夠對相關的業(yè)務領域進行持續(xù)而有效地監(jiān)測。因此，整合各方數(shù)據(jù)資產，完善數(shù)據(jù)產品合作體系能夠間接推動自治區(qū)的經濟與科技發(fā)展。

3.3 遙感數(shù)據(jù)合作共建、共享的網絡與機制尚未建立

目前自治區(qū)相關機構雖然對遙感數(shù)據(jù)有著明確的需求和依賴，但是在遙感數(shù)據(jù)的獲取渠道上仍然存在較大缺口。從上級歸口單位獲取的數(shù)據(jù)存在時間滯后和數(shù)據(jù)獲取不方便的情況（需要科研人員從西藏或區(qū)外各省市進行數(shù)據(jù)拷貝）。由于缺少專門的數(shù)據(jù)設備、軟件和人員，鮮有機構能夠對免費的遙感數(shù)據(jù)進行批量的下載、處理和存儲。通過購買手段來獲取遙感數(shù)據(jù)則需要大量的經費，這對于大多數(shù)機構來說都無法承擔。

同時遙感數(shù)據(jù)的重要性及潛在價值被越來越多的機構所認識到，也逐步成為機構的核心資產。但是數(shù)據(jù)的應用價值得以充分體現(xiàn)還需要解決兩個方面的問題：一方面是實現(xiàn)政府各部門的信息共享、互聯(lián)互通；另一方面則是實現(xiàn)深度開發(fā)應用［10］。從目前來看，雖然已經有零星的機構建立起了遙感服務體系。但由于政策制度、服務能力等方面的制約，數(shù)據(jù)的共享性、開放性需要改善和提高?；诨ヂ?lián)網的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)服務與縱向機構合作服務網絡的建設雖有需求，但距離實施和見效還有一段較長的路。

針對需求和渠道不相適應，無法發(fā)揮數(shù)據(jù)最大價值的問題，需要盡快打破衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分散在氣象、農業(yè)、草原、測繪和自然生態(tài)等各個部門的現(xiàn)狀，發(fā)布遙感數(shù)據(jù)資產聯(lián)合目錄，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通和共享。數(shù)據(jù)使用地越充分，其價值就越大，其影響也就越廣泛，同時也是對巨額投資的回報。

3.4 需要更多、更智能的遙感數(shù)據(jù)處理手段

近些年，基于深度學習的人工智能方法在諸多圖像分類領域取得了突破性進展。在遙感領域，深度學習方法也已經應用于植被覆蓋識別、自然災害預警、地礦勘探和巖土分類等方面。

為了快速處理海量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，解放人工生產、降低數(shù)據(jù)處理成本、提高數(shù)據(jù)處理效率，目前西藏有關機構處理已經在嘗試開展基于機器學習、深度學習的遙感數(shù)據(jù)的智能化處理。但還處在學習實驗的初步階段，還需要通過專業(yè)化的學習、培訓以及與其他機構進行廣泛地合作來提高數(shù)據(jù)處理效率。

3.5 無專屬遙感衛(wèi)星

目前，西藏自治區(qū)還沒有自己的遙感衛(wèi)星。西藏在中國的地緣政治環(huán)境中的地位，是性命攸關的制高點，如果沒有西藏，中國就不可能有穩(wěn)定的大后方?？紤]到未來遙感應用在西藏社會、經濟等各反方面巨大的應用前景，有必要有專門的遙感衛(wèi)星支撐各項工作的開展，服務國家重大戰(zhàn)略的實施。

4 結語

西藏作為國家安全及生態(tài)安全的屏障，是國家發(fā)展戰(zhàn)略中重要的一環(huán)，又因青藏高原特殊的地質構造及惡劣的自然環(huán)境因素，生態(tài)環(huán)境保護、邊疆建設等都缺少必要的科技手段，存在較大的困難，此外特殊的地質地貌，高海拔的地理環(huán)境，帶來了水利開發(fā)、可再生能源利用、礦產勘探等領域得天獨厚的優(yōu)勢。

綜上，衛(wèi)星遙感技術具有監(jiān)測范圍大，獲取信息受條件限制少，重復覆蓋、連續(xù)觀測頻率高以及獲取數(shù)據(jù)快等特點，同時我國高分、氣象、資源、環(huán)境等系列衛(wèi)星的良好發(fā)展和遙感應用技術已經建立了比較堅實的基礎，這為西藏自治區(qū)在應對氣候變化、防災減災、自然災害監(jiān)測與應急指揮、邊防安全監(jiān)測與防控、自然資源一張圖建設、生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測和保護等領域開展衛(wèi)星遙感監(jiān)測應用提供了有利條件，結合調研報告內容及重點闡述西藏重要領域遙感應用現(xiàn)狀，雖然遙感技術的應用在西藏還處在初級階段，但未來西藏經濟發(fā)展及服務國家戰(zhàn)略發(fā)展上遙感技術能起到強支撐作用，有較大的潛力與發(fā)展前景。