生態(tài)環(huán)境監測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎?！?ldquo;十四五”生態(tài)環(huán)境監測規劃》提出，建立天地一體的生態(tài)質(zhì)量監測網(wǎng)絡(luò )，指標涵蓋生態(tài)格局、生態(tài)功能、生物多樣性等。

　　生態(tài)環(huán)境部衛星環(huán)境應用中心設計“五基”協(xié)同生態(tài)遙感監測體系，集天基衛星、空基遙感、航空無(wú)人機、移動(dòng)巡護監測車(chē)和地面觀(guān)測設備五種手段為一體，可以實(shí)現近實(shí)時(shí)360°高精度監測。

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

    “五基”配合，形成近實(shí)時(shí)360°高精度監測

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

     高吉喜：衛星遙感監測是一種大范圍、快速響應、客觀(guān)準確的技術(shù)手段，已經(jīng)在生態(tài)環(huán)境監測和監管執法等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過(guò)近5年的建設，國家生態(tài)保護紅線(xiàn)監管平臺于去年通過(guò)了專(zhuān)家評審驗收，標志著(zhù)國家生態(tài)保護紅線(xiàn)監管平臺在經(jīng)歷了從設計、建設兩大階段后，正式進(jìn)入運行階段，也標志著(zhù)國家在生態(tài)環(huán)境監管能力建設方面取得里程碑式成果。

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境保護監管必須要滿(mǎn)足“高精度、全方位、短周期”的需求，天基衛星較好地解決了大面積周期性生態(tài)環(huán)境監管問(wèn)題，但其存在空間分辨率與重訪(fǎng)周期相互制約的問(wèn)題。米級分辨率的衛星，重訪(fǎng)周期至少在1個(gè)月，而重訪(fǎng)周期短的衛星，大多空間分辨率在千米級以上。

　　為滿(mǎn)足對重點(diǎn)區域的實(shí)時(shí)監測，并突破云霧等限制因素，我們從2019年開(kāi)始，在實(shí)踐中研發(fā)了巡護監測車(chē)和空基遙感監測平臺，與天基衛星、無(wú)人機和地面監測逐步形成了五位一體的“五基”協(xié)同生態(tài)遙感監測體系?？栈b感可以根據監測目標不同，實(shí)時(shí)調整監測周期，更加靈活機動(dòng)。

　　形成這樣的近實(shí)時(shí)360°高精度監測后，監測周期可以縮短到半小時(shí)，監測精度可達到亞米級。在這一精度下，能看清保護區內的一只野生動(dòng)物。

      新京報：“五基”體系集天基衛星、空基遙感、航空無(wú)人機、移動(dòng)巡護監測車(chē)和地面觀(guān)測設備五種手段為一體，能否舉個(gè)應用場(chǎng)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(xiàn)作為維護國家生態(tài)安全的底線(xiàn)和生命線(xiàn)，嚴格禁止開(kāi)發(fā)性、建設性活動(dòng)。衛星環(huán)境應用中心持續開(kāi)展了自然保護區、生態(tài)保護紅線(xiàn)的人為干擾活動(dòng)和生態(tài)破壞問(wèn)題遙感監測，為中央環(huán)保督察、國家級自然保護區綠盾行動(dòng)提供了數千條典型問(wèn)題線(xiàn)索。

　　以人為活動(dòng)監測為例，天基衛星是當前較為成熟的監測手段，具有監測范圍廣、數據空間連續、監測指標多等優(yōu)勢，是人為活動(dòng)遙感監測的基礎。我們通過(guò)國家生態(tài)保護紅線(xiàn)監管平臺建設，建成了疑似人為活動(dòng)變化圖斑的自動(dòng)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(dòng)變化圖斑推送至移動(dòng)巡護監測車(chē)進(jìn)行實(shí)地核查，一方面檢查遙感監測結果的準確性，另一方面對細小圖斑作進(jìn)一步核查。對于一些人、車(chē)無(wú)法到達的區域，可利用移動(dòng)巡護監測車(chē)配備的無(wú)人機進(jìn)行核查。

　　對于核查結果，我們會(huì )反饋到天基衛星，優(yōu)化人類(lèi)活動(dòng)快速變化解譯模型，減少誤判，提升解譯精度。同時(shí)，在開(kāi)發(fā)建設活動(dòng)頻發(fā)、重要道路出入口等敏感地區部署空基遙感系統，搭載超遠距離紅外監視系統、高清透霧相機等設備，重點(diǎn)監測工程車(chē)輛、人員和牲畜活動(dòng)等內容。一旦發(fā)現區域工程車(chē)輛、人員出現頻次增加，表明這個(gè)區域可能有新的開(kāi)發(fā)建設活動(dòng)，同時(shí)啟用移動(dòng)巡護監測車(chē)開(kāi)展實(shí)地核查。

      攻克技術(shù)難題，精細化評估植被生長(cháng)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測平臺、載荷和技術(shù)方法簡(jiǎn)單羅列、堆積構建的監測體系，而是從生態(tài)遙感監測需求出發(fā)，通過(guò)裝備、數據和應用等多種協(xié)同技術(shù)，將監測過(guò)程中每個(gè)節點(diǎn)相互聯(lián)結，構建形成的多維度、多節點(diǎn)、非線(xiàn)性的復雜監測網(wǎng)絡(luò )。

　　以空基遙感中的技術(shù)研發(fā)為例，我們將衛星上用的載荷“落地”高空平臺，由垂直監測改為360°旋轉傾斜觀(guān)測，這個(gè)過(guò)程中有兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)需要解決。一個(gè)是雖然相比垂直觀(guān)測，傾斜觀(guān)測可以展示更多的信息，譬如樹(shù)木高度、胸徑等，但也面臨著(zhù)角度畸變、幾何偏移等問(wèn)題，需要通過(guò)技術(shù)研發(fā)解決以上問(wèn)題。

　　另一個(gè)需攻克的技術(shù)問(wèn)題是如何在復雜背景的情況下，實(shí)現工程車(chē)輛、放牧、人員等移動(dòng)目標的精準識別和跟蹤，這些都是需要通過(guò)技術(shù)攻關(guān)來(lái)解決。

　　“五基”協(xié)同監測體系的建立，并不是追求什么黑科技，更重要的是追求實(shí)用化，為生態(tài)保護紅線(xiàn)等重要生態(tài)空間監測監管工程化、業(yè)務(wù)化運行提供實(shí)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(guān)測，是如何實(shí)現的?

      高吉喜：生態(tài)環(huán)境部衛星中心很早就利用衛星遙感和地面觀(guān)測數據開(kāi)展了全國生態(tài)狀況遙感調查評估，基本掌握了國家重點(diǎn)保護動(dòng)植物棲息地分布格局。

　　在此基礎上，我們聯(lián)合有關(guān)科研院所，進(jìn)一步開(kāi)展了生物多樣性遙感監測方面的研究攻關(guān)和實(shí)踐應用，將生物多樣性觀(guān)測從單一的生態(tài)系統多樣性發(fā)展到物種多樣性和生態(tài)系統多樣性并重。

　　利用“五基”協(xié)同監測體系，一是謀求對森林、草地等植被的更精細立體監測，獲取樹(shù)高、樹(shù)冠、胸徑、生物量等參數，精細化評估植被類(lèi)型以及生長(cháng)狀況，特別是探索利用無(wú)人機監測草原物種類(lèi)型。對生態(tài)系統來(lái)講，短周期的監測可以更好地了解植物的生長(cháng)變化規律，可以更準確地了解植物的光合作用和二氧化碳吸收變化規律。

　　另外，基于機器學(xué)習研發(fā)野生動(dòng)物智能識別模型，可以實(shí)時(shí)觀(guān)測和識別大型野生動(dòng)物。目前在四川寶興，我們部署的設備已經(jīng)發(fā)現了2次大熊貓、7次林麝、18次小熊貓以及百余次其他野生動(dòng)物的活動(dòng)。

　　再者，空基遙感和移動(dòng)巡護監測車(chē)中搭載聲紋識別儀器，通過(guò)鳥(niǎo)類(lèi)聲紋技術(shù)，可實(shí)時(shí)識別和辨析鳥(niǎo)類(lèi)類(lèi)型，分析鳥(niǎo)類(lèi)分布熱點(diǎn)地區以及生活習性。

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

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

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

　　我們利用高分辨率衛星遙感數據解譯，獲得通遼市土地利用和生態(tài)系統分布數據，在此基礎上部署空基遙感，開(kāi)展走航監測。

　　利用空基遙感開(kāi)展植被指數、植被覆蓋度、葉面積指數、人車(chē)移動(dòng)、鳥(niǎo)類(lèi)等監測，通過(guò)車(chē)載激光雷達對保護區開(kāi)展移動(dòng)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(guò)地面觀(guān)測數據對空基遙感、移動(dòng)巡護產(chǎn)品進(jìn)行驗證。

　　目前監測產(chǎn)品具有較好的穩定精度，與天基衛星觀(guān)測相比，空基遙感能夠獲得最高達分米級、天/小時(shí)級的高光譜觀(guān)測信息，移動(dòng)監測車(chē)可以獲得精確的植被三維信息。結合空基、走航監測成果，可以顯著(zhù)提升對生態(tài)系統空間細節變化的監測能力。

　　在人類(lèi)活動(dòng)監測方面，通過(guò)移動(dòng)目標檢測追蹤技術(shù)開(kāi)展多視角、多距離(百米到公里級)、多焦距(短焦、中焦、長(cháng)焦)人類(lèi)活動(dòng)監測，在可視條件優(yōu)良情況下實(shí)現5公里范圍內牲畜、行人及車(chē)輛的發(fā)現與跟蹤，具備了精準、快速發(fā)現人類(lèi)干擾活動(dòng)能力。

       新京報：未來(lái)使用范圍是否會(huì )在全國鋪開(kāi)?

       高吉喜：國家生態(tài)保護紅線(xiàn)監管辦法已明確利用“五基”體系監測監管人類(lèi)活動(dòng)。因此，未來(lái)必然會(huì )按照深入打好污染防治攻堅戰的總體要求，圍繞減污降碳和應對氣候變化、生態(tài)保護紅線(xiàn)監管、生態(tài)環(huán)境監督執法等重點(diǎn)工作需求，進(jìn)一步拓展 “五基”協(xié)同立體監測在全國的布設。

　　屆時(shí)將結合試點(diǎn)地區的生態(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)境立體遙感監測技術(shù)體系，然后在全國進(jìn)行更大范圍應用推廣。