近日,生態環境部會同國家發展改革委聯合印發
《生態環境監測“十五五”規劃》。為做好《規劃》宣傳解讀工作,更好推動《規劃》落地實施,即日起,特開設《生態環境監測“十五五”規劃》系列解讀專欄,以饗讀者。
近日,生態環境部、國家發展改革委聯合印發了《生態環境監測“十五五”規劃》(以下簡稱《規劃》)。《規劃》明確了生態環境遙感監測的目標指標、重點任務和實施路徑,為“十五五”生態環境遙感監測事業發展提供了重要指引。
充分認識《規劃》對遙感監測的重要意義
生態環境監測是生態環境保護的基礎,是美麗中國建設的重要支撐。生態環境遙感監測是現代化生態環境監測體系的重要組成部分,是健全天空地海一體化生態環境監測網路的重要發力點。《規劃》堅持問題導向、需求牽引,圍繞完善遙感監測網路、提升業務質效、提高數智化水準、強化全面品質管理等方面作出系統部署。《規劃》明確提出,要強化天基、空基生態環境遙感監測網路體系設計與一體化運控,著力構建天地一體、協同高效的遙感監測網路;重點補齊衛星載荷定標、數據生産線及産品校驗驗證等能力建設,從源頭提升國産衛星數據使用效能,夯實生態環境遙感監測的數據根基。同時,圍繞重要生態空間人為活動遙感監測、固體廢物遙感排查、溫室氣體遙感監測等業務設置量化指標目標,為加快推進遙感監測整體能力水準全面提升擘畫了藍圖、明晰了路徑。
準確把握“十五五”遙感監測發展新特點
近年來,航太航空遙感技術加速迭代,無人機等低空裝備快速發展,人工智慧等數字技術爆髮式增長,推動了多監測手段、多學科知識、多源數據在遙感監測中的融合運用,拓展了生態環境遙感監測內涵,推動生態環境遙感監測進入新的發展階段。
立體化遙感監測網路日趨完善
一是衛星遙感監測網路全面升級。協同部署全色、多光譜、高光譜、偏振、紅外及雷達等多種載荷,通過高低軌配合、成像與視頻結合,可實現立體、多維、高中低解析度結合的全球綜合觀測能力。大氣探測鐳射雷達、紫外高光譜等關鍵載荷性能顯著增強,可有效探測顆粒物、臭氧、氮氧化物等大氣污染物。可見光短波紅外高光譜相機突破技術瓶頸,支撐二氧化碳、甲烷等溫室氣體點源全球高精度溯源監測。二是無人機遙感監測技術發展迅猛。近年來國內外無人機遙感技術快速發展,隨著無人機自動基站、長航時機型普及應用,通過無人機搭載高光譜、熱紅外、微型氣體感測器等多類載荷,可實現污染擾動識別、高頻巡查、三維建模等,無人機遙感監測已被納入常態化生態環境監管支撐體系。三是臨近空間遙感監測技術加速推進。平流層飛艇、超長航時太陽能無人機、智慧高空氣球向數月級駐留、低成本規模化演進,逐步實現跨季度、低成本的長時值守,可填補衛星重訪週期長與航空器高度受限的空白,將成為天基和空基遙感監測網的重要中間層。
數智化遙感監測技術加速躍升
一是數據獲取多元化。國內外航空航太遙感數據急劇增長,特別是國産高性能民用衛星和商業衛星蓬勃發展,亞米級光學、全天候雷達、高光譜及鐳射雷達等衛星載荷,可實現遙感監測數據從“看形”到“看質”的跨越,為全域全要素監測提供了多維度數據基座。二是數據處理自動化。利用雲計算、高性能計算等技術,遙感數據正在實現輻射校正、幾何配準、大氣校正、切片發佈等處理流程的自動化。隨著星載輕量AI與三體計算星座、“天數天算”在軌推理等前沿技術發展,可在軌完成雲去除、目標篩查、異常檢測等,實現數據處理全鏈路智慧化躍遷。三是模型演算法智慧化。人工智慧技術成為遙感數據處理的重要引擎,依託深度學習和遙感多模態大模型,可自主學習影像光譜、紋理與空間特徵,實現少樣本學習、目標自動識別與地物智慧解譯,影像判讀時間縮短至小時級,逐步替代傳統目視解譯,並可通過構建遙感光譜與地表參數之間的映射關係,快速反演水、大氣、生態等關鍵參數。運用多模態數據融合智慧分析技術,衛星影像融合地面監測、企業排污臺賬、氣象、土地利用等數據,可開展多維度綜合研判,提升監管精準度。
縱深化遙感監測應用全面賦能
一是遙感應用領域不斷豐富。從傳統水、氣、生態應用擴展到土壤、固廢、核安全、應對氣候變化和生物多樣性保護等領域,在生態環境督察、執法與應急工作中發揮重要的“偵察兵”作用,並有力支撐全球生態環境治理。二是遙感監測由現狀監測、數據支撐為主向綜合研判、決策支撐轉變。隨著精細化生態環境監管需求增加,監測已從後臺支撐走向前端治理,例如開展生態環境狀況的全過程管理與閉環管控、評估生態保護修復工程成效等,真正把“數據優勢”轉化為“治理效能”。三是監測重心由現狀評價向預測預警前移。星上邊緣計算與遙感大模型深度融合,可實現數據在軌智慧處理、環境問題自動識別與預測預警,推動監測模式從“事後分析”向“實時感知、智慧決策”轉型。建立健全生態環境品質預測預警機制、提升主動發現生態環境問題線索能力,已成為生態環境監測的新方向。
全面落實“十五五”遙感監測領域重點任務
《規劃》為“十五五”遙感監測發展定目標、明方向、劃路徑,提出了清晰量化的成果指標。下一步,將加快推動《規劃》落地實施,提升遙感監測應用質效,真正把遙感技術優勢轉化為生態環境治理效能。
健全生態環境遙感立體監測網路
一是持續推進生態環境衛星組網運作。研製發射環境減災二號等6顆生態環境衛星,推動環境減災系列衛星、碳(大氣)系列衛星組網運作,統籌利用其他國産民用、商用衛星數據資源,初步構建由10多顆&&用戶衛星、20多顆其他行業部門&&的民用衛星及諸多商業衛星組成的生態環境衛星遙感監測網路,形成基於8/16米中解析度數據的全國地表環境變化2次/月監測能力,大氣顆粒物雙星協同實現1次/週全球監測能力,氣態污染物多星組網實現1次/週全球監測能力,溫室氣體衛星協同實現1次/季全球二氧化碳柱濃度監測能力和1次/月全球典型碳排放源智慧識別和量化能力,有力支撐深入打好污染防治攻堅戰和美麗中國建設。二是加快優化航空無人機監測網路。構建基於“國家+地方”的全國生態環境監測無人機綜合指揮系統,推動全國無人機應聯盡聯入網,實現全國無人機“網路體系統一管理、設備運管統一平臺、監測任務統一運控、數據産品統一標準”的監測網路格局。推進與衛星、地面、海洋監測網路的協同聯動,支撐“衛星發現—低空感知—地面詳測”任務觸發與聯動機制,逐步實現無人機監測從“任務驅動型”向“常態化服務與應急響應並重”轉型,從“手動飛行式”作業向“智慧自動化”運作的跨越,形成具備機動靈活、快速響應、智慧值守、精細精準能力的生態環境航空無人機監測網路。
提升生態環境遙感監測數智化水準
一是加快形成多元遙感産品全流程自動化生産能力。加強多光譜、高光譜和雷達等國産衛星載荷數據自動化處理技術工程化研發,打造遙感數據批量自動化處理系統,升級建設遙感數據統一處理與運控平臺,實現國産衛星遙感數據産品自動化生産和一體化運作管理。研究影像超分重建大模型演算法,開展多源數據一體化融合治理,逐步形成多元化遙感數據産品體系。二是拓展深化“遙感+AI”技術應用。圍繞問題發現、污染溯源、預測預警、非現場監管等場景,建設高品質標準化樣本庫、知識庫,持續升級迭代遙感監測大模型、業務智慧體體系和演算法模型“工具箱”。強化重要生態空間生態問題主動發現與研判能力,持續提升人為活動自動化、智慧化監測水準,到2030年人為活動變化圖斑識別準確率達到85%。研發基於國産衛星16米解析度數據的生態遙感關鍵參數定量反演模型演算法,構建關鍵生態遙感參數自動化生産系統。研發生物多樣性“衛星+AI”“無人機+AI”智慧模型,形成生物多樣性保護優先區域的重要物種及其棲息地的業務化監測能力。研發固體廢物自動識別模型,構建固體廢物遙感監測業務化生産線,開展固體廢物問題點位發現常態化遙感監測。研發溫室氣體“遙感+AI”智慧點源識別演算法、“AI+物理模型融合”區域排放遙感核算方法,形成“全球—國家—城市”多尺度溫室氣體柱濃度、排放通量及異常排放溯源等産品。
完善生態環境遙感監測業務體系
一是拓展深化遙感監測業務體系。以“補短板、強協同、提效能”為主線,開展生態、水、大氣、土壤、固廢等環境要素齊全的遙感監測業務,統籌推進遙感定標與遙感産品驗證體系,推動地面監測與衛星遙感數據深度融合,形成標準同軌、應用同步的生態環境遙感監測體系。二是建立健全遙感監測品質管理體系。加強生態環境遙感監測品質管理體系頂層設計,構建“品質手冊—程式文件—作業指導書”三級品質管理體系框架,加快推進生態環境遙感監測標準體系建設,開展生態環境遙感數據獲取、處理、産品生産、結果驗證等全流程質控。三是推動形成央地協同的遙感監測業務模式。指導省級生態環境部門遙感監測能力建設,推進全國遙感應用基地建設,形成央地雙向互動、協調聯動的遙感業務機制,聯合社會優勢力量共同開展遙感監測技術研究和業務應用,有效支撐國家生態環境管理和地方生態環境保護。
強化生態環境遙感科學技術研究
面向新時期我國生態環境監管、環境事件應急處置、環境風險預警等重大需求,依託國家重點研發計劃、京津冀環境綜合治理重大科技專項等,推進生態環境遙感監測關鍵技術研究和應用。一是推進遙感監測科技創新,完善關鍵技術研發創新機制,做好溫室氣體遙感監測、生態狀況監測評估、生物多樣性和生態安全風險預警、固體廢物快速排查溯源及人為活動智慧識別等關鍵技術研發,夯實遙感科技基礎,支撐遙感監測能力提升。二是積極做好遙感科學研究頂層謀劃,推動天感天算即時遙感等前沿技術研究納入京津冀重大專項,探索新型遙感業務應用模式,為美麗中國數字化治理打造“即時感知、智慧研判、快速響應”的空天技術引擎。
生態環境監測工作佈局已然鋪開,一體化、數智化轉型發展路徑清晰可循。作為現代化生態環境監測體系的新質生産力,遙感監測將緊扣《規劃》部署,全面落實“全方位、高精度、短週期”遙感監測總要求,推進衛星與航空遙感協同發力,以科技創新推動業務提質,持續健全全域覆蓋、高效協同的立體遙感監測體系,充分釋放遙感監測宏觀、快速、立體的獨特技術優勢,為精準治污、科學治污、依法治污提供有力支撐,為深入推進美麗中國建設、加快實現人與自然和諧共生的現代化作出更大貢獻。
(作者為生態環境部衛星環境應用中心黨委書記、主任吳季友)