江苏扬州开展天空地一体化监测（多图）-第2页-北极星电力新闻网

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航空遥感如影像科介入检验

孙小平把传统的环境监测形象地比喻成医院的检验科，通过分析检验采集的样品了解其中的污染成分。这种内在的污染因子有时候已经表现出外在的病象，可以直观看到，比如水体富营养化的问题，通过传统环境监测，可以掌握造成富营养化的氮、磷、有机污染等因子。但是更多时候，人们看到的富营养化是水体出现了大量的藻类，甚至暴发水华，还有大气的雾霾也属于这样的外向“体征”，而且这些暴发的环境问题往往是空间广覆盖的，这时候就需要用遥感的手段进行全面监测。例如扬州监测站就制定了机载高光谱成像系统对湖泊和流域的水体叶绿素进行大面积高分辨机动遥感监测的技术方案，将光谱和空间两个维度融合在一起，获取整个水体的叶绿素及可溶解有机物（DOM）等指标含量水平的分布状况，以掌握富营养化的整体水平，这就好像是医院的影像科，用影像的手段来表达外在表象的体征。“传统监测往往是‘瞎子摸象’，对样品的分析能达到很精准的程度，但对环境整体状况却未必能准确描述和掌握，所以需要遥感这个“影像科”的介入。”孙小平比喻道。

航空遥感与卫星遥感的差别

为什么有了卫星遥感，还要开展航空遥感呢？

“卫星遥感相较于航空遥感有其局限性，”孙小平解释道，“一是分辨率的局限性。分辨率主要体现在空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率3个方面，这3种分辨率都是表征环境特征时需要的。但是卫星遥感的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率是相互制约的，很难达到相同的高精度。其次卫星的任务载荷一般是固定的，难以做到多样化，由于轨道比较高，难以搭载主动式传感器。”

“卫星遥感的局限，正好航空遥感，当前主要是无人机遥感可以弥补。因为无人机飞行的高度从几百米到数千米不等，相比较卫星几百到上万公里的轨道高度，大大降低了空间高度，可以实现3个分辨率的统一，并且只要符合无人机搭载的重量要求，可以任意搭载任务载荷，特别是未来可以更多实现主动式的遥感方式，如像激光诱导荧光这样的激光雷达，可以实现对多种水体有机污染成分的遥感监测。”孙小平告诉记者。“但是航空遥感也有自身的缺陷，比如空间覆盖不够。无人机遥感更适合精细化的遥感监测，适合单体环境事件和地方层面、局部区域的遥感监测的需求，比如发生重大的水体污染时或者发生环境灾难事故时。”

天空地一体化监测啥模样？

“天”是利用各种卫星提供的数据筛查环境事件，发现环境问题存在的可能性。“空”主要是用无人机遥感确认环境事件。“地”是在地面采用多种监测手段，实现精细化的综合监测。

虽然此次无人机监测遥感试飞对扬州市开展遥感业务是一大促进，但是孙小平认为构建新的监测体系并非一片坦途。

“一是认识问题，很多监测人员由于知识和现实工作的局限，还没有意识到遥感监测可以弥补传统监测的不足，没有意识到环境监测由于管理需求，需要向遥感监测转型升级。二是人才和投入的问题，现在环境监测系统遥感专业人才稀缺，同时建立新的监测体系需要很大投入。虽然扬州市监测站已经率先引进了两名遥感人才，但是还远远不够。三是遥感监测需要建立规范和标准。”

未来重点是低空遥感和基地遥感

虽然有困难，虽然新事物需要一个被接受的过程，但是扬州市环境监测中心站已经开始积极谋划天空地一体化环境监测体系的构建。“重点是低空遥感和地基遥感，目前已经形成了天空地一体化监测的框架方案，我们分别从水环境监测、大气监测、生态监测和环境执法4方面制定方案。‘天’是利用各种卫星提供的数据筛查环境事件，发现环境问题存在的可能性。‘空’主要是用无人机遥感确认环境事件。‘地’是在地面采用多种监测手段，除了准备新建立的地基车载遥感、船载原位探测及在线光谱监测系统外，还充分利用现有手段，比如水质自动监测站、大气自动监测站和传统取样监测等手段，实现精细化的综合监测。”

孙小平以大气监测为例向记者描述了大气质量天空地一体化监测模式：在“天”上利用卫星对大气质量（二氧化硫、氮氧化物、大气透明度等指标）进行宏观监测，掌握大范围区域内大气污染的空间分布状况。在“空”中针对重点大气污染区域利用无人机进行精细化监测，比如机载红外光谱探测系统对VOC（易挥发有机物质）的监测，以机载差分吸收探测系统对主要污染成分的柱浓度进行监测以获得其空间分布和输送转移路径等。在“地”面上主要利用车载差分吸收被动探测系统对特定的大气污染成分进行全方位的走航式探测。比如对大气中二氧化硫、氮氧化物等多种污染成分同时进行流动监测，掌握区域内主要大气污染物的时空分布情况。未来还可采用紫外和红外双波段可调谐激光雷达，对重点区域的VOC无组织排放进行全覆盖监测，采用臭氧和散射雷达分别对臭氧和颗粒物进行流动监测等。同时，结合现有的大气自动监测站点对PM10、PM2.5、SO2、CO2、CO、O3等进行全天时固定监测。这样的综合监测体系对大气污染防治将发挥重要的技术支持作用。

建立遥感大数据是未来发展愿景

对于天空地一体化监测的发展前景，孙小平谈了自己的认识。

遥感监测应该注入更多的地方元素，未来天空地一体化监测如果全面推开，将可形成数字化环保的大数据系统，当某地出现环境问题时，环境保护部和地方环境管理部门就可以对大数据加以分析，发现环境演进、变化规律。

另外，要想打赢环保攻坚战，首先要打赢环保信息战。这种信息战不仅有赖于传统的环境监测，未来可能更多要依赖于遥感大数据。目前，环境监测正处于转型升级时期，建立新型的环境监测综合体系，现有的监测平台和系统比如自动监测站、实验室分析等应纳入其中，使环境管理者可以从整个体系获取更多、更全面、更有价值的大数据信息，为科学管理提供更有力的支撑。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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