生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎(chǔ)。《“十四五”生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃》提出，建立天地一體的生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，指標(biāo)涵蓋生態(tài)格局、生態(tài)功能、生物多樣性等。

生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心設(shè)計“五基”協(xié)同生態(tài)遙感監(jiān)測體系，集天基衛(wèi)星、空基遙感、航空無人機、移動巡護監(jiān)測車和地面觀測設(shè)備五種手段為一體，可以實現(xiàn)近實時360°高精度監(jiān)測。

在全國政協(xié)十四屆一次會議期間，全國政協(xié)委員、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主任高吉喜接受新京報記者采訪時表示，今年將圍繞減污降碳和應(yīng)對氣候變化等重點工作需求，拓展 “五基”協(xié)同立體監(jiān)測在全國的監(jiān)測范圍。

全國政協(xié)委員、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主任高吉喜。受訪者供圖

“五基”配合，形成近實時360°高精度監(jiān)測

新京報：去年9月，“五基”協(xié)同生態(tài)遙感監(jiān)測體系亮相“奮進新時代”主題成就展，受到了廣泛關(guān)注。作為提出者和設(shè)計者，請談?wù)勆鷳B(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心為何要設(shè)計這一體系？

高吉喜：衛(wèi)星遙感監(jiān)測是一種大范圍、快速響應(yīng)、客觀準(zhǔn)確的技術(shù)手段，已經(jīng)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和監(jiān)管執(zhí)法等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過近5年的建設(shè)，國家生態(tài)保護紅線監(jiān)管平臺于去年通過了專家評審驗收，標(biāo)志著國家生態(tài)保護紅線監(jiān)管平臺在經(jīng)歷了從設(shè)計、建設(shè)兩大階段后，正式進入運行階段，也標(biāo)志著國家在生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)方面取得里程碑式成果。

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護監(jiān)管必須要滿足“高精度、全方位、短周期”的需求，天基衛(wèi)星較好地解決了大面積周期性生態(tài)環(huán)境監(jiān)管問題，但其存在空間分辨率與重訪周期相互制約的問題。米級分辨率的衛(wèi)星，重訪周期至少在1個月，而重訪周期短的衛(wèi)星，大多空間分辨率在千米級以上。

為滿足對重點區(qū)域的實時監(jiān)測，并突破云霧等限制因素，我們從2019年開始，在實踐中研發(fā)了巡護監(jiān)測車和空基遙感監(jiān)測平臺，與天基衛(wèi)星、無人機和地面監(jiān)測逐步形成了五位一體的“五基”協(xié)同生態(tài)遙感監(jiān)測體系?？栈b感可以根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)不同，實時調(diào)整監(jiān)測周期，更加靈活機動。

形成這樣的近實時360°高精度監(jiān)測后，監(jiān)測周期可以縮短到半小時，監(jiān)測精度可達到亞米級。在這一精度下，能看清保護區(qū)內(nèi)的一只野生動物。

新京報：“五基”體系集天基衛(wèi)星、空基遙感、航空無人機、移動巡護監(jiān)測車和地面觀測設(shè)備五種手段為一體，能否舉個應(yīng)用場景的例子，介紹它們是如何優(yōu)勢互補的？

高吉喜：生態(tài)保護紅線作為維護國家生態(tài)安全的底線和生命線，嚴(yán)格禁止開發(fā)性、建設(shè)性活動。衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心持續(xù)開展了自然保護區(qū)、生態(tài)保護紅線的人為干擾活動和生態(tài)破壞問題遙感監(jiān)測，為中央環(huán)保督察、國家級自然保護區(qū)綠盾行動提供了數(shù)千條典型問題線索。

以人為活動監(jiān)測為例，天基衛(wèi)星是當(dāng)前較為成熟的監(jiān)測手段，具有監(jiān)測范圍廣、數(shù)據(jù)空間連續(xù)、監(jiān)測指標(biāo)多等優(yōu)勢，是人為活動遙感監(jiān)測的基礎(chǔ)。我們通過國家生態(tài)保護紅線監(jiān)管平臺建設(shè)，建成了疑似人為活動變化圖斑的自動檢測能力，精度可以達到90%，效率比人工作業(yè)提高了3-5倍。

我們將這些疑似人為活動變化圖斑推送至移動巡護監(jiān)測車進行實地核查，一方面檢查遙感監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，另一方面對細小圖斑作進一步核查。對于一些人、車無法到達的區(qū)域，可利用移動巡護監(jiān)測車配備的無人機進行核查。

對于核查結(jié)果，我們會反饋到天基衛(wèi)星，優(yōu)化人類活動快速變化解譯模型，減少誤判，提升解譯精度。同時，在開發(fā)建設(shè)活動頻發(fā)、重要道路出入口等敏感地區(qū)部署空基遙感系統(tǒng)，搭載超遠距離紅外監(jiān)視系統(tǒng)、高清透霧相機等設(shè)備，重點監(jiān)測工程車輛、人員和牲畜活動等內(nèi)容。一旦發(fā)現(xiàn)區(qū)域工程車輛、人員出現(xiàn)頻次增加，表明這個區(qū)域可能有新的開發(fā)建設(shè)活動，同時啟用移動巡護監(jiān)測車開展實地核查。

攻克技術(shù)難題，精細化評估植被生長狀況

新京報：“五基”體系中有哪些黑科技？突破了哪些技術(shù)難題？

高吉喜：“五基”體系并不是由多種監(jiān)測平臺、載荷和技術(shù)方法簡單羅列、堆積構(gòu)建的監(jiān)測體系，而是從生態(tài)遙感監(jiān)測需求出發(fā)，通過裝備、數(shù)據(jù)和應(yīng)用等多種協(xié)同技術(shù)，將監(jiān)測過程中每個節(jié)點相互聯(lián)結(jié)，構(gòu)建形成的多維度、多節(jié)點、非線性的復(fù)雜監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

以空基遙感中的技術(shù)研發(fā)為例，我們將衛(wèi)星上用的載荷“落地”高空平臺，由垂直監(jiān)測改為360°旋轉(zhuǎn)傾斜觀測，這個過程中有兩個關(guān)鍵技術(shù)需要解決。一個是雖然相比垂直觀測，傾斜觀測可以展示更多的信息，譬如樹木高度、胸徑等，但也面臨著角度畸變、幾何偏移等問題，需要通過技術(shù)研發(fā)解決以上問題。

另一個需攻克的技術(shù)問題是如何在復(fù)雜背景的情況下，實現(xiàn)工程車輛、放牧、人員等移動目標(biāo)的精準(zhǔn)識別和跟蹤，這些都是需要通過技術(shù)攻關(guān)來解決。

“五基”協(xié)同監(jiān)測體系的建立，并不是追求什么黑科技，更重要的是追求實用化，為生態(tài)保護紅線等重要生態(tài)空間監(jiān)測監(jiān)管工程化、業(yè)務(wù)化運行提供實用性技術(shù)手段和所需裝備。

新京報：“五基”體系有利于生物多樣性觀測，是如何實現(xiàn)的？

高吉喜：生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星中心很早就利用衛(wèi)星遙感和地面觀測數(shù)據(jù)開展了全國生態(tài)狀況遙感調(diào)查評估，基本掌握了國家重點保護動植物棲息地分布格局。

在此基礎(chǔ)上，我們聯(lián)合有關(guān)科研院所，進一步開展了生物多樣性遙感監(jiān)測方面的研究攻關(guān)和實踐應(yīng)用，將生物多樣性觀測從單一的生態(tài)系統(tǒng)多樣性發(fā)展到物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性并重。

利用“五基”協(xié)同監(jiān)測體系，一是謀求對森林、草地等植被的更精細立體監(jiān)測，獲取樹高、樹冠、胸徑、生物量等參數(shù)，精細化評估植被類型以及生長狀況，特別是探索利用無人機監(jiān)測草原物種類型。對生態(tài)系統(tǒng)來講，短周期的監(jiān)測可以更好地了解植物的生長變化規(guī)律，可以更準(zhǔn)確地了解植物的光合作用和二氧化碳吸收變化規(guī)律。

另外，基于機器學(xué)習(xí)研發(fā)野生動物智能識別模型，可以實時觀測和識別大型野生動物。目前在四川寶興，我們部署的設(shè)備已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2次大熊貓、7次林麝、18次小熊貓以及百余次其他野生動物的活動。

再者，空基遙感和移動巡護監(jiān)測車中搭載聲紋識別儀器，通過鳥類聲紋技術(shù)，可實時識別和辨析鳥類類型，分析鳥類分布熱點地區(qū)以及生活習(xí)性。

將建立“五基”協(xié)同監(jiān)測技術(shù)體系，在全國應(yīng)用推廣

新京報：目前，“五基”體系已在通遼開展應(yīng)用，為什么選擇這里？應(yīng)用取得了哪些成效？

高吉喜：通遼市有一個國家山水林田湖草沙一體化保護和修復(fù)工程，進行先期部署示范有重要的意義，可以對項目修復(fù)成效實時評估。

我們利用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)解譯，獲得通遼市土地利用和生態(tài)系統(tǒng)分布數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上部署空基遙感，開展走航監(jiān)測。

利用空基遙感開展植被指數(shù)、植被覆蓋度、葉面積指數(shù)、人車移動、鳥類等監(jiān)測，通過車載激光雷達對保護區(qū)開展移動掃描，獲取株高、冠幅、胸徑、郁閉度等精確的植被三維信息，最后通過地面觀測數(shù)據(jù)對空基遙感、移動巡護產(chǎn)品進行驗證。

目前監(jiān)測產(chǎn)品具有較好的穩(wěn)定精度，與天基衛(wèi)星觀測相比，空基遙感能夠獲得最高達分米級、天/小時級的高光譜觀測信息，移動監(jiān)測車可以獲得精確的植被三維信息。結(jié)合空基、走航監(jiān)測成果，可以顯著提升對生態(tài)系統(tǒng)空間細節(jié)變化的監(jiān)測能力。

在人類活動監(jiān)測方面，通過移動目標(biāo)檢測追蹤技術(shù)開展多視角、多距離（百米到公里級）、多焦距（短焦、中焦、長焦）人類活動監(jiān)測，在可視條件優(yōu)良情況下實現(xiàn)5公里范圍內(nèi)牲畜、行人及車輛的發(fā)現(xiàn)與跟蹤，具備了精準(zhǔn)、快速發(fā)現(xiàn)人類干擾活動能力。

新京報：未來使用范圍是否會在全國鋪開？

高吉喜：國家生態(tài)保護紅線監(jiān)管辦法已明確利用“五基”體系監(jiān)測監(jiān)管人類活動。因此，未來必然會按照深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的總體要求，圍繞減污降碳和應(yīng)對氣候變化、生態(tài)保護紅線監(jiān)管、生態(tài)環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法等重點工作需求，進一步拓展 “五基”協(xié)同立體監(jiān)測在全國的布設(shè)。

屆時將結(jié)合試點地區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征、風(fēng)險和管理需求，建立“五基”協(xié)同生態(tài)環(huán)境立體遙感監(jiān)測技術(shù)體系，然后在全國進行更大范圍應(yīng)用推廣。

新京報記者 張璐

編輯 唐崢 校對 劉軍