遙感監(jiān)測，環(huán)境監(jiān)測的“超級戰(zhàn)將”

黃丹雯

遙感監(jiān)測是天空地一體化環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)，是環(huán)境監(jiān)測的一把“利劍”。近年來，環(huán)境遙感監(jiān)測能力建設(shè)闊步邁進，為環(huán)保工作提供有力的技術(shù)支撐，推動環(huán)境監(jiān)測由點上向面上發(fā)展、由靜態(tài)向動態(tài)發(fā)展、由平面向立體發(fā)展。

從2005年開始，廣東省環(huán)境監(jiān)測中心（以下簡稱“省監(jiān)測中心”）著手開展生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測相關(guān)工作，到2017年已是第13個年頭，遙感監(jiān)測應(yīng)用從零開始到趨于成熟。如今，遙感監(jiān)測這一員“大將”，已是整個廣東環(huán)?！肮詰?zhàn)”的好幫手。遙感監(jiān)測如何開展，帶著疑問記者走進省監(jiān)測中心一探究竟。

大面積掃射的“超級戰(zhàn)將”

早在20世紀60年代，遙感技術(shù)就在全世界興起并迅速發(fā)展。遙感，顧名思義，就是在遙遠的地方感知目標的特征，就好比傳說中的“千里眼”，是指在空中或空間中的飛機或人造地球衛(wèi)星等運載工具上，利用各種傳感儀器收集地面反射或發(fā)射的、不同波長的電磁波信息，經(jīng)過加工處理，變成人眼可見的圖像或數(shù)據(jù)，再通過分析判讀來識別物體性質(zhì)的原理和方法。簡單地說，就像在衛(wèi)星、飛機、無人機上安裝了一臺功能強大的照相機，通過對所獲取的“照片”進行圖像分析，提取有用的信息并予以應(yīng)用。遙感已成為獲取資源與環(huán)境信息的強有力手段，基于遙感技術(shù)監(jiān)測面積大、數(shù)據(jù)可比性強、獲取快速和人為影響少等特點，可以從宏觀上快速跟蹤和定位，為人類認識國土、開發(fā)資源、監(jiān)測環(huán)境、研究災(zāi)害以及分析全球氣候變化等提供了新的途徑。

在土地利用類型遙感解譯標志數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，利用Landsat8、GF1、GF2等中、高分辨率的衛(wèi)星影像，對土地利用類型進行室內(nèi)遙感解譯，即對影像上地物圖斑進行判讀和勾畫，并結(jié)合野外核查，進行圖斑修正，最終形成土地利用現(xiàn)狀和動態(tài)矢量，這是省監(jiān)測中心查明廣東省省域范圍內(nèi)土地利用現(xiàn)狀及動態(tài)變化的主要方式。

據(jù)介紹，通過專業(yè)遙感軟件可以將影像根據(jù)不同波段組合進行顯示，如：真彩色（紅、綠、藍）、假彩色（近紅、紅、綠），通過分辨不同顏色、色調(diào)、形狀的圖斑，得出各種土地類型的分布情況。將前一年和本年度（不同時相）影像進行疊加、對比分析，便可勾繪出這一年（該時間段）的土地利用動態(tài)變化，如可以直觀地看出水體面積的變化、地類屬性轉(zhuǎn)化等。

2014年至今，省監(jiān)測中心與中科院遙感所合作開展《星-機-地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感監(jiān)測系統(tǒng)集成與示范研究》課題工作，進行生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)，研究“星-機-地”（星—衛(wèi)星，機—無人機，地—地面）生態(tài)環(huán)境參數(shù)遙感監(jiān)測技術(shù)，構(gòu)建了環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標體系和模型，建立了生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測系統(tǒng)與應(yīng)用平臺，可反演PM2.5、PM10、SO2等大氣參數(shù)，也可反演凈初級生產(chǎn)力等生態(tài)參數(shù)，并可直觀制圖展示，進行業(yè)務(wù)化運作，通過開展生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感監(jiān)測綜合實驗與應(yīng)用示范，推進生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感先進監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測工作中的應(yīng)用。

2014年起，省監(jiān)測中心結(jié)合遙感技術(shù)進行重點生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量考核，針對廣東省11個國家重點生態(tài)功能區(qū)開展了生態(tài)功能狀況評價與分析，為縣域生態(tài)考核提供依據(jù)。

重點范圍的野外核查

由于自然環(huán)境的復(fù)雜性、遙感成像過程存在同物異譜、異物同譜現(xiàn)象（同一個地物，處于不同狀態(tài)，如對太陽光相對角度不同，密度不同，含水量不同等，呈現(xiàn)不同的譜線特征，稱為同物異譜；在某一個譜段區(qū)，兩個不同地物可能呈現(xiàn)相同的譜線特征，稱為異物同譜。）以及技術(shù)人員專業(yè)背景差異等因素，使遙感專題信息提取過程中存在一些未確定信息。為了提高遙感影像的解譯精度，省監(jiān)測中心每年均要開展全省重點范圍的野外核查工作。

省監(jiān)測中心生態(tài)環(huán)境監(jiān)測科相關(guān)技術(shù)人員表示，遙感監(jiān)測得出的數(shù)據(jù)大致客觀、準確，但鑒于上述影像遙感解譯的影響因素，需要進行有針對性的野外核查。在動態(tài)變化個數(shù)多、變化面積大的區(qū)域，抽取不同的典型地物類型樣本以及勾畫的地物邊界，到實地進行驗證，記錄核查點位的屬性信息（經(jīng)緯度、海拔、覆蓋類型等），以對錯判、誤判的圖斑進行修正。經(jīng)過野外核查工作，在提高遙感影像解譯精度的同時，也可完善補充土地利用類型遙感解譯標志數(shù)據(jù)庫。

遙感監(jiān)測作為主要監(jiān)測方式，野外核查作為補充手段，這樣的天-地協(xié)調(diào)監(jiān)測，大大提高了遙感監(jiān)測的力度和精度。大面積、周期性的遙感監(jiān)測有助于發(fā)現(xiàn)相關(guān)環(huán)境問題，如省監(jiān)測中心于2006年開始開展野外工作，截至2016年12月，累計完成5000多個野外核查點位，共拍攝10000多張地物照片。經(jīng)過多年野外核查發(fā)現(xiàn)，省內(nèi)多地存在輪番種植桉樹的現(xiàn)象，給森林生態(tài)環(huán)境造成了較大破壞。

對生態(tài)評估有著大作用

通過遙感監(jiān)測得到土地利用類型數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上綜合利用降水量、水資源量、污染物排放量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可進行以省、市、縣（區(qū)）為單元的生態(tài)環(huán)境狀況分析與評價，如大家所熟知的生態(tài)文明建設(shè)示范縣、市考核的硬性指標——生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）就是如此得來。

通過遙感技術(shù)來監(jiān)測環(huán)境變化并進行生態(tài)評估，省監(jiān)測中心做了不少工作。據(jù)透露，“十二五”期間，省監(jiān)測中心開展了全省生態(tài)環(huán)境十年變化（2000～2010年）遙感調(diào)查與評估項目，其中為監(jiān)測全省典型礦區(qū)的規(guī)模區(qū)域分布、礦產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)修復(fù)成效等情況，省監(jiān)測中心分別選取粵北的曲江大寶山多金屬礦、仁化凡口鉛鋅礦和粵東的蓮花山鎢礦等典型礦區(qū)，利用QuickBird、WorldView-2等高分辨率衛(wèi)星影像，結(jié)合野外核查，調(diào)查和評估礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)2000～2010年間對周邊生態(tài)環(huán)境的影響，以點帶面，來評估全省礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)生態(tài)變化及其生態(tài)環(huán)境影響。

“我們中心2016年開始在湛江雷州半島開展紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)地面監(jiān)測。結(jié)合遙感解譯的土地利用類型數(shù)據(jù)，選取特呈島、雷州附城和廉江高橋3個調(diào)查地點，對白骨壤、桐花樹、無瓣海桑、秋茄、紅海欖、木欖等紅樹林植物群落進行野外調(diào)查。2016年省監(jiān)測中心共在雷州半島共布設(shè)26個監(jiān)測樣方，調(diào)查面積為1829 m2?！?省監(jiān)測中心生態(tài)環(huán)境監(jiān)測科郭科長介紹說。地面監(jiān)測是一項長遠的工作，每年要開展常規(guī)監(jiān)測，可為監(jiān)測和評估紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，研究城市化及濱海濕地修復(fù)過程對紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的影響提供有力的數(shù)據(jù)支持。除此之外，省監(jiān)測中心還將遙感技術(shù)應(yīng)用于大氣、水環(huán)境監(jiān)測及土壤布點等工作，遙感監(jiān)測已成為環(huán)境監(jiān)測的“超級戰(zhàn)將”。

遙感技術(shù)是觀察地球變化的“天眼”，是快速獲取各類地理信息的新時代“飛鴿”，原國家環(huán)境保護部部長陳吉寧曾經(jīng)在調(diào)研時高度肯定環(huán)境遙感監(jiān)測發(fā)揮的重要作用，并指出環(huán)境遙感監(jiān)測與應(yīng)用不僅要成為環(huán)境管理的“眼睛”，而且要成為環(huán)境決策的“大腦”。據(jù)省監(jiān)測中心相關(guān)負責(zé)人表示，在“十三五”期間，廣東省擬構(gòu)建天空地一體化生態(tài)環(huán)境遙感立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提升衛(wèi)星遙感監(jiān)測能力，加強全省及重點區(qū)域（重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)和敏感區(qū)）的高分辨率遙感監(jiān)測，定期開展全省和重點區(qū)域生態(tài)狀況監(jiān)測與評估，為環(huán)境管理和決策提供科學(xué)依據(jù)。