近日,生态环境部会同国家发展改革委联合印发
《生态环境监测“十五五”规划》。为做好《规划》宣传解读工作,更好推动《规划》落地实施,即日起,特开设《生态环境监测“十五五”规划》系列解读专栏,以飨读者。
近日,生态环境部、国家发展改革委联合印发了《生态环境监测“十五五”规划》(以下简称《规划》)。《规划》明确了生态环境遥感监测的目标指标、重点任务和实施路径,为“十五五”生态环境遥感监测事业发展提供了重要指引。
充分认识《规划》对遥感监测的重要意义
生态环境监测是生态环境保护的基础,是美丽中国建设的重要支撑。生态环境遥感监测是现代化生态环境监测体系的重要组成部分,是健全天空地海一体化生态环境监测网络的重要发力点。《规划》坚持问题导向、需求牵引,围绕完善遥感监测网络、提升业务质效、提高数智化水平、强化全面质量管理等方面作出系统部署。《规划》明确提出,要强化天基、空基生态环境遥感监测网络体系设计与一体化运控,着力构建天地一体、协同高效的遥感监测网络;重点补齐卫星载荷定标、数据生产线及产品校验验证等能力建设,从源头提升国产卫星数据使用效能,夯实生态环境遥感监测的数据根基。同时,围绕重要生态空间人为活动遥感监测、固体废物遥感排查、温室气体遥感监测等业务设置量化指标目标,为加快推进遥感监测整体能力水平全面提升擘画了蓝图、明晰了路径。
准确把握“十五五”遥感监测发展新特点
近年来,航天航空遥感技术加速迭代,无人机等低空装备快速发展,人工智能等数字技术爆发式增长,推动了多监测手段、多学科知识、多源数据在遥感监测中的融合运用,拓展了生态环境遥感监测内涵,推动生态环境遥感监测进入新的发展阶段。
立体化遥感监测网络日趋完善
一是卫星遥感监测网络全面升级。协同部署全色、多光谱、高光谱、偏振、红外及雷达等多种载荷,通过高低轨配合、成像与视频结合,可实现立体、多维、高中低分辨率结合的全球综合观测能力。大气探测激光雷达、紫外高光谱等关键载荷性能显著增强,可有效探测颗粒物、臭氧、氮氧化物等大气污染物。可见光短波红外高光谱相机突破技术瓶颈,支撑二氧化碳、甲烷等温室气体点源全球高精度溯源监测。二是无人机遥感监测技术发展迅猛。近年来国内外无人机遥感技术快速发展,随着无人机自动基站、长航时机型普及应用,通过无人机搭载高光谱、热红外、微型气体传感器等多类载荷,可实现污染扰动识别、高频巡查、三维建模等,无人机遥感监测已被纳入常态化生态环境监管支撑体系。三是临近空间遥感监测技术加速推进。平流层飞艇、超长航时太阳能无人机、智能高空气球向数月级驻留、低成本规模化演进,逐步实现跨季度、低成本的长时值守,可填补卫星重访周期长与航空器高度受限的空白,将成为天基和空基遥感监测网的重要中间层。
数智化遥感监测技术加速跃升
一是数据获取多元化。国内外航空航天遥感数据急剧增长,特别是国产高性能民用卫星和商业卫星蓬勃发展,亚米级光学、全天候雷达、高光谱及激光雷达等卫星载荷,可实现遥感监测数据从“看形”到“看质”的跨越,为全域全要素监测提供了多维度数据基座。二是数据处理自动化。利用云计算、高性能计算等技术,遥感数据正在实现辐射校正、几何配准、大气校正、切片发布等处理流程的自动化。随着星载轻量AI与三体计算星座、“天数天算”在轨推理等前沿技术发展,可在轨完成云去除、目标筛查、异常检测等,实现数据处理全链路智能化跃迁。三是模型算法智能化。人工智能技术成为遥感数据处理的重要引擎,依托深度学习和遥感多模态大模型,可自主学习影像光谱、纹理与空间特征,实现少样本学习、目标自动识别与地物智能解译,影像判读时间缩短至小时级,逐步替代传统目视解译,并可通过构建遥感光谱与地表参数之间的映射关系,快速反演水、大气、生态等关键参数。运用多模态数据融合智能分析技术,卫星影像融合地面监测、企业排污台账、气象、土地利用等数据,可开展多维度综合研判,提升监管精准度。
纵深化遥感监测应用全面赋能
一是遥感应用领域不断丰富。从传统水、气、生态应用扩展到土壤、固废、核安全、应对气候变化和生物多样性保护等领域,在生态环境督察、执法与应急工作中发挥重要的“侦察兵”作用,并有力支撑全球生态环境治理。二是遥感监测由现状监测、数据支撑为主向综合研判、决策支撑转变。随着精细化生态环境监管需求增加,监测已从后台支撑走向前端治理,例如开展生态环境状况的全过程管理与闭环管控、评估生态保护修复工程成效等,真正把“数据优势”转化为“治理效能”。三是监测重心由现状评价向预测预警前移。星上边缘计算与遥感大模型深度融合,可实现数据在轨智能处理、环境问题自动识别与预测预警,推动监测模式从“事后分析”向“实时感知、智能决策”转型。建立健全生态环境质量预测预警机制、提升主动发现生态环境问题线索能力,已成为生态环境监测的新方向。
全面落实“十五五”遥感监测领域重点任务
《规划》为“十五五”遥感监测发展定目标、明方向、划路径,提出了清晰量化的成果指标。下一步,将加快推动《规划》落地实施,提升遥感监测应用质效,真正把遥感技术优势转化为生态环境治理效能。
健全生态环境遥感立体监测网络
一是持续推进生态环境卫星组网运行。研制发射环境减灾二号等6颗生态环境卫星,推动环境减灾系列卫星、碳(大气)系列卫星组网运行,统筹利用其他国产民用、商用卫星数据资源,初步构建由10多颗牵头用户卫星、20多颗其他行业部门牵头的民用卫星及诸多商业卫星组成的生态环境卫星遥感监测网络,形成基于8/16米中分辨率数据的全国地表环境变化2次/月监测能力,大气颗粒物双星协同实现1次/周全球监测能力,气态污染物多星组网实现1次/周全球监测能力,温室气体卫星协同实现1次/季全球二氧化碳柱浓度监测能力和1次/月全球典型碳排放源智能识别和量化能力,有力支撑深入打好污染防治攻坚战和美丽中国建设。二是加快优化航空无人机监测网络。构建基于“国家+地方”的全国生态环境监测无人机综合指挥系统,推动全国无人机应联尽联入网,实现全国无人机“网络体系统一管理、设备运管统一平台、监测任务统一运控、数据产品统一标准”的监测网络格局。推进与卫星、地面、海洋监测网络的协同联动,支撑“卫星发现—低空感知—地面详测”任务触发与联动机制,逐步实现无人机监测从“任务驱动型”向“常态化服务与应急响应并重”转型,从“手动飞行式”作业向“智能自动化”运行的跨越,形成具备机动灵活、快速响应、智能值守、精细精准能力的生态环境航空无人机监测网络。
提升生态环境遥感监测数智化水平
一是加快形成多元遥感产品全流程自动化生产能力。加强多光谱、高光谱和雷达等国产卫星载荷数据自动化处理技术工程化研发,打造遥感数据批量自动化处理系统,升级建设遥感数据统一处理与运控平台,实现国产卫星遥感数据产品自动化生产和一体化运行管理。研究影像超分重建大模型算法,开展多源数据一体化融合治理,逐步形成多元化遥感数据产品体系。二是拓展深化“遥感+AI”技术应用。围绕问题发现、污染溯源、预测预警、非现场监管等场景,建设高质量标准化样本库、知识库,持续升级迭代遥感监测大模型、业务智能体体系和算法模型“工具箱”。强化重要生态空间生态问题主动发现与研判能力,持续提升人为活动自动化、智能化监测水平,到2030年人为活动变化图斑识别准确率达到85%。研发基于国产卫星16米分辨率数据的生态遥感关键参数定量反演模型算法,构建关键生态遥感参数自动化生产系统。研发生物多样性“卫星+AI”“无人机+AI”智能模型,形成生物多样性保护优先区域的重要物种及其栖息地的业务化监测能力。研发固体废物自动识别模型,构建固体废物遥感监测业务化生产线,开展固体废物问题点位发现常态化遥感监测。研发温室气体“遥感+AI”智能点源识别算法、“AI+物理模型融合”区域排放遥感核算方法,形成“全球—国家—城市”多尺度温室气体柱浓度、排放通量及异常排放溯源等产品。
完善生态环境遥感监测业务体系
一是拓展深化遥感监测业务体系。以“补短板、强协同、提效能”为主线,开展生态、水、大气、土壤、固废等环境要素齐全的遥感监测业务,统筹推进遥感定标与遥感产品验证体系,推动地面监测与卫星遥感数据深度融合,形成标准同轨、应用同步的生态环境遥感监测体系。二是建立健全遥感监测质量管理体系。加强生态环境遥感监测质量管理体系顶层设计,构建“质量手册—程序文件—作业指导书”三级质量管理体系框架,加快推进生态环境遥感监测标准体系建设,开展生态环境遥感数据获取、处理、产品生产、结果验证等全流程质控。三是推动形成央地协同的遥感监测业务模式。指导省级生态环境部门遥感监测能力建设,推进全国遥感应用基地建设,形成央地双向互动、协调联动的遥感业务机制,联合社会优势力量共同开展遥感监测技术研究和业务应用,有效支撑国家生态环境管理和地方生态环境保护。
强化生态环境遥感科学技术研究
面向新时期我国生态环境监管、环境事件应急处置、环境风险预警等重大需求,依托国家重点研发计划、京津冀环境综合治理重大科技专项等,推进生态环境遥感监测关键技术研究和应用。一是推进遥感监测科技创新,完善关键技术研发创新机制,做好温室气体遥感监测、生态状况监测评估、生物多样性和生态安全风险预警、固体废物快速排查溯源及人为活动智慧识别等关键技术研发,夯实遥感科技基础,支撑遥感监测能力提升。二是积极做好遥感科学研究顶层谋划,推动天感天算即时遥感等前沿技术研究纳入京津冀重大专项,探索新型遥感业务应用模式,为美丽中国数字化治理打造“即时感知、智能研判、快速响应”的空天技术引擎。
生态环境监测工作布局已然铺开,一体化、数智化转型发展路径清晰可循。作为现代化生态环境监测体系的新质生产力,遥感监测将紧扣《规划》部署,全面落实“全方位、高精度、短周期”遥感监测总要求,推进卫星与航空遥感协同发力,以科技创新推动业务提质,持续健全全域覆盖、高效协同的立体遥感监测体系,充分释放遥感监测宏观、快速、立体的独特技术优势,为精准治污、科学治污、依法治污提供有力支撑,为深入推进美丽中国建设、加快实现人与自然和谐共生的现代化作出更大贡献。
(作者为生态环境部卫星环境应用中心党委书记、主任吴季友)