数字化治理体系下的卫星遥感应用机遇

扈光，高彦华，芦笛，杨海霞，龚龑

（中国四维测绘技术有限公司，北京 100089）

近年来，航天遥感快速发展，监测数据的时空分辨率不断提高，监测能力和信息提取技术的发展为生态环境保护数字化治理提供了重要技术途径。在美丽中国建设过程中，遥感信息在服务于环境监管和治理方面将发挥越来越重要的作用。

1 卫星遥感在美丽中国建设中的作用

我国卫星遥感环境监测应用始于上世纪70年代末，经过40 多年的发展，已经积累了大量卫星数据反演和应用的技术方法，特别是近年来随着国家民用空间基础设施规划的实施，国产卫星型号、载荷和遥感监测应用等各项技术得到了较快发展，在大气、水、生态环境监测和评估方面取得了显著进展[1]。卫星遥感有别于传统监测的最突出特点是可以回溯多年历史数据，同时，遥感数据具有天然客观性以及一致性较好的优势，不仅可监测生态环境现状，还可分析长时间序列的环境质量变迁过程，为环境保护相关决策和政策的制定提供支持。

美丽中国建设具有丰富的目标内涵，万军等[2]从时间维度、区域维度、领域维度、要素维度四个目标维度对美丽中国建设进行了分析和阐述（见下图）。对应不同维度的目标，航天遥感都能发挥重要作用，为高效监管及数字化、智能化治理提供服务。

美丽中国建设的四个维度

在时间维度上，国产卫星遥感发展至今已有二十余年的数据积累，自1999年以来的大量存档数据对美丽中国建设过程的监测、趋势研判、信息挖掘和成效评估研究等具有重要意义，也是人工智能信息提取领域的重要数据基础。

在区域维度上，美丽中国建设是全国所有地区实现美丽中国，而不是部分地区。多源卫星遥感数据在时空分辨率上可满足不同的监测需求，空间分辨率从公里级、百米级、十米级、米级到亚米级，分别可为国家、省、市、县以及乡村尺度的监测监管和治理提供专题信息。

在领域维度上，美丽中国建设包括了绿色发展、气候变化、生态环境、治理体系等四大领域。目前，卫星遥感在碳排放及碳汇监测、气候变化效应评估、大气环境监测、水环境监测等领域都已广泛应用并成为日常监测监管的重要手段，可为四大领域的监测监管和治理提供丰富的信息。

在要素维度上，美丽中国建设涵盖大气、水、土壤、海洋等多个要素领域。卫星遥感在这些要素的监测监管和治理方面已成为必备的技术手段之一，在问题巡查、风险源排查等应用中发挥着越来越重要的作用。

2 卫星遥感在数字化治理中的作用与机遇

卫星遥感监测应用以“高精度、全方位、短周期”为目标，在生态环境保护工作中形成了多点支撑格局，为中央环保督察、国家重大活动保障、大气污染防治、重点湖库富营养化监测、自然保护区人类活动遥感监测、水源地现场核查、红线监管等多项重点生态环境治理专项任务提供重要数据及技术保障，已成为生态环境监测的主要手段之一[1]。在加快数字化改革的进程中，推动生态环境监管及治理现代化，是践行绿水青山就是金山银山理念、建设美丽中国的关键路径。推动生态环境保护和治理数字化转型，是建设数字环保的重要任务之一。航天遥感技术的应用可提升生态环境统揽全局能力、监测感知能力、预警预报能力、形势分析研判能力、风险防范和应急处置能力、监管执法能力，是推进生态环境治理能力现代化的主要途径。加强卫星遥感、数字技术、数字化手段与生态环境保护工作的深度融合，有助于构建智慧高效的生态环境管理信息化体系，为提高环境治理现代化水平提供有力支撑。

卫星遥感技术作为新兴的智能监测手段,在生态环境保护与监管监测方面发挥了重要作用。除了常规的遥感数据获取—数据处理—信息提取—定量反演等应用流程和技术体系外，数字技术正在创新生态环境监管模式。“数字地球”是当前信息科技发展的热点之一。“数字地球”是在遥感、遥测、全球定位系统、计算机技术、互联网技术和虚拟现实技术等联合框架上以地球为参照系的多学科融汇。数字环保是“数字地球”在环保信息化和环境管理决策领域的应用。在“数字地球”战略的基础上实施数字环保，是保护人类生存环境的必然选择。

卫星遥感是“数字地球”获取数据的主要手段，也是构建“数字地球”的关键技术之一。只有卫星遥感技术才能提供全球性、重复性和连续性的地球表面分辨率不同的数据。遥感卫星包括不同轨道高度、不同分辨率的陆地卫星系列、海洋卫星系列、气象卫星系列、测地卫星系列以及小卫星系列等，包括空间分辨率从亚米级到公里级，光谱范围从紫外、可见光、红外到微波的海量观测数据，通过AI 技术、云计算等高速处理后可成为生态环保监管和治理的重要基础数据，提高生态环境监管效能，推动生态环境遥感监测从人工化走向实时化、自动化、智能化。

3 卫星遥感将在智慧监测创新应用中得到发展

近年来，人工智能等数字技术应用，提高了生态环境各项要素的遥感定量监测和信息识别精度，取得了不少重要成果，为智慧监测奠定了重要基础。目前，以天基卫星、空基遥感、航空无人机、移动监测车和地面观测五种手段为一体的“五基”协同天空地一体化生态环境立体遥感监测成了智慧监测的重要组成。天基卫星遥感具有覆盖范围广、访问周期短等优势，可以和空基“卫星”（天基卫星载荷搭载于高空观测平台）、航空无人机、移动监测车和地面观测等手段，形成“五基”协同立体遥感监测网络，提升星地协同的智慧化立体监测评估预警能力[1]。例如，用天基太阳同步和地球同步卫星以及空基“卫星”协同观测污染区域传输扩散过程，可及时发现污染物排放高值区，快速研判重点区域作为靶区，进而协同航空无人机、巡护监测车、地面监测设备，实现重点区域内主要污染源的快速锁定，支撑科学治污、精准治污。

因此，卫星遥感在协同监测中将得到更有效更深入的应用，推动数字化、智能化的生态环境监管治理新形态的构建，同时也将促进卫星体系高质量建设，加快卫星遥感应用能力提升和技术创新，在美丽中国建设中发挥更大作用。