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卫星遥感推动生态监管体系现代化

发布时间:2019-12-27 13:31:23   来源:崔悦    浏览次数:306

——访生态环境部卫星环境应用中心生态遥感部


利用卫星遥感等高新技术,推动生态监管体系现代化,切实履行好自然生态监管的职责,对于维护国家和区域生态安全、推动生态文明和美丽中国建设具有重要意义。9月12日,《环境与生活》杂志社记者来到生态环境部在生态监管方面的主要技术支撑单位——生态环境部卫星环境应用中心,采访了该中心的生态遥感部,了解了近几年卫星遥感在生态监管中的应用情况。


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生态环境部卫星环境应用中心生态遥感部部门成员


9月12日,生态环境部卫星环境应用中心生态遥感部副主任侯鹏博士,在中心会议室接受了《环境与生活》记者的采访,他一开始就告诉记者:“当前,我国生态保护监管的任务十分繁重,特别是对基于卫星遥感技术的生态遥感监测与评估有着迫切需求。 与侯鹏主任一同参与采访的还有生态环境部的其他同事,他们是各个业务方向的小组组长,分别是负责自然保护地监测评估业务的刘晓曼博士、生物多样性遥感监测评估业务的万华伟博士、区域生态遥感监测评估业务的翟俊博士和生态遥感技术攻关与系统研发业务的肖如林博士。

初步实现业务化运行,创新生态监管业务模式

卫星环境应用中心生态遥感部主要从事国家生态保护遥感监管技术及其业务化应用。面向国家生态文明建设和生态保护管理重大需求,卫星环境应用中心生态遥感部开展了一系列关键技术的攻关,开拓建立了“天地一体化”生态遥感监管技术体系、方法体系,初步构建形成了生态保护综合监管业务化运行体系,推动提升着国家生态遥感监管技术支撑能力,改革创新着生态保护综合监管业务模式,为国家生态保护监管提供着有力支撑。

据侯鹏博士介绍,生态遥感部目前有20名工作人员,主要分为四大块业务:全国生态状况调查评估、自然保护地监测评估、生物多样性遥感监测评估、资源开发与生态保护修复监测评估。这些业务主要利用遥感和地面相结合的“天地一体化”技术体系,为国家和区域自然生态监管、生态保护修复综合决策提供基础数据和技术支撑,服务着国家生态环境质量改善和生态文明建设。


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生态环境部卫星环境应用中心生态遥感部副主任侯鹏


利用卫星遥感技术(特别是高分辨率卫星遥感),通过不同时间点卫星遥感影像的对比,可以准确、直观地发现什么地方的自然生态发生了变化、自然生态发生了怎样的变化,这种变化对周边生态环境产生了怎样影响,让生态保护监管有的放矢,让生态保护监督执法更加精准。例如,在祁连山生态破坏、秦岭北麓别墅违建、腾格里沙漠排污等重大生态破坏事件处置时,生态遥感部利用多源卫星遥感数据开展了持续性、跟踪性监测,为这些事件的问题发现、证据锁定、违法程度等提供了基础数据资料,在生态保护监督执法的定性和定量判断过程中发挥了关键性作用,为生态保护管理决策提供了最直接、最有力的证据。

十年磨一剑,自然保护地监管业务成“拳头产品”

自然保护地监管业务,是卫星环境应用中心最早开拓的业务领域之一。在卫星环境应用中心筹建之时,就围绕着国家环境保护总局在自然保护地综合管理方面的需要,开始探索开展自然保护地遥感监测。

刘晓曼博士说:“我是2004年从小卫星筹备办公室入职的,当时自然保护地遥感监测可以说是一片空白,我也一直在不断探索、寻求突破。到2008年,终于以国家级自然保护区评审工作为突破口,让管理部门看到了卫星遥感的优势,之后逐步向自然保护区管理评估、建设项目准入等扩展,也在落实中央领导批示、群众举报、媒体曝光以及多次自然保护地专项执法和督察工作中发挥了非常好的作用。”她介绍,2014年实现了从点到面的突破,首次对全国384个国家级自然保护区进行遥感监测,第一次在全国范围摸清了国家级自然保护区的人类干扰本底,综合报告上报国务院。在大量业务工作的基础上,凝练编制了《自然保护区人类活动遥感监测技术指南(试行)》,由办公厅正式印发实施。


2016年环境保护部党组研究决定,对国家级自然保护区和省级自然保护区加强监管,要求利用卫星遥感技术对自然保护区内的人类活动开展定期监测。也就是在2017年7月19日由生态环境部印发的《自然保护区人类活动遥感监测及核查处理办法(试行)》(国环规生态[2017]3号)中,明确要求每半年开展一次对国家级自然保护区的监测,省级自然保护区每年开展一次监测,形成了成熟的自然保护区定期遥感监测机制。从无到有,由点到面,从定点游击战到全面扫荡式的遥感监测,生态遥感部和刘晓曼博士为自然保护地遥感监测评估付出了心血,刘晓曼博士说:“自然保护地遥感监测能取得今天的成绩,并不是必然的。管理部门每次交给我们一个新的方向去尝试,团队每一个人都是用齐心协力的努力和艰苦卓绝的汗水来完成,才成为是我们中心的拳头产品。”

记者了解到,自2016年生态遥感部开展自然保护区定期遥感监测以来,到目前对全部国家级自然保护区完成了7次人类活动监测、省级保护区完成了3次人类活动监测,累计发现疑似问题线索近60万条,为历年来的中央生态环境保护督查、自然保护地专项监督检查工作提供了基础性支撑。2019年,完成了长江经济带11个省份范围内的国家级自然保护地人类活动遥感监测,发现疑似问题线索也有34万多条,为贯彻党中央对长江经济带做出的“共抓大保护、不搞大开发”战略部署提供了有力支撑。

刘晓曼博士告诉记者:“我国自然保护地数量多、面积大、分布广,遥感监测环节多、流程复杂,利用遥感要实现每年一到两次的监测,工作时间紧、任务重、压力大。除了定期的例行监测,还有大量的应急监测,多项任务交叉叠加,整个团队每天都在超负荷运行。看似简单的业务工作,做出结果并不难,但要做准做细做实并不易。可能最后呈现出来的就是一张图或一份并不复杂的报告,但背后的工作链条非常复杂,任务量非常大,每一份报告、每一张图、每一个数字背后都承载着团队同事们共同的汗水、努力和坚持。粗略统计,全国性的一轮定期遥感监测,从数据处理到解译,然后到出报告,需要近百人前前后后3个月左右时间才能完成。为了保证精度,必须反复审核,确保对每一个数字都严格把关。因为我们脑中始终有根弦,监测结果不仅仅是代表个人,更代表卫星中心的水平和态度,任何时候都要经得起执法的检验。”


刘晓曼博士在陕西平河梁国家级自然保护区实地调研.jpg

刘晓曼博士在陕西平河梁国家级自然保护区实地调研


记者与刘晓曼博士已经不是第一次见面,这次采访时,刘博士说话带着浓浓的鼻音,显然感冒已经有点严重。回忆一路走来的历程,刘晓曼博士无限感慨,“只有亲身经历过,才能真正体会工作的艰辛和不易。有过夙兴夜寐的艰辛,也有过负重前行的压力,更有迎难而上的决心和收获果实的欣喜”。

从0到1的全国生态状况调查评估业务

记者了解到,生态环境部(包括原国家环境保护总局、环境保护部时期)联合相关部门,已经完成了三次调查评估,分别是2000年全国生态现状调查、 2000-2010年和2010-2015年全国生态状况变化遥感调查评估,卫星环境应用中心都是主要技术支撑单位,也是最近两次调查评估的技术牵头单位。侯鹏博士谈到,定期开展全国生态状况调查评估,是生态环境部的法定职责,是“高级别”生态监管,是定期对生态系统的“把脉”和“体检”,为生态保护修复的综合决策提供基础支撑。他认为,这块业务是难度最大、要求最高的,对生态遥感部门来说,也是挑战最大的业务,每次调查评估工作,不仅需要团队内部齐心协力、共同作战,还需要联合国内多个一流团队、省级生态环境部门的优秀技术团队,才能够完成。例如,开展2000-2010年全国生态状况调查评估时,全国有130多个技术单位共同参加完成。

记者与翟俊博士的对话,不像是采访,倒像是在听老师讲课。他介绍,2000年的时候,当时的国家环境保护总局实际上就已经在全国开展了生态系统的调查,当时分了两部分,一个是我国西部的调查,还有就是中东部的调查,那时就已经用到了遥感技术。但2000年的时候,卫星相对来说比较少,分辨率或者成像等方面还不好,所以当时做的是一个现状调查,只摸清了比较粗的一个情况,但是这就相当于从0到1的一个过程,因为从国家层面来讲,这种大区域尺度内的生态状况调查,几乎是没有过的。


翟俊博士在野外开展生态系统类型遥感解译结果实地核查.jpg

翟俊博士在野外开展生态系统类型遥感解译结果实地核查


2010年,卫星环境应用中心提出了开展“全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估”的建议,该工作自2012年正式启动、2014年结束。利用“天地一体化”调查评估技术体系方法,对全国生态环境进行了第一次大规模的、比较系统的摸底评估。翟俊博士还告诉记者,这次调查评估摸清了10年间主要是陆地生态系统的生态本底。整个过程从技术层面来讲分为三级,一个是国家层面,国家宏观的生态系统格局是怎样的,东面南面这种方向性的类型变化,比如大面积退耕还林和大面积开发,也就是从保护和开发这两个角度做问题分析。第二是选了一些区域,当时定了十类重点区,如矿源开发区、重点生态功能区等,这些涉及转移支付的一些工作。第三就是省级层面,当时全国32个省级单位,主要做两类工作,一是做大量的野外核查工作,另外是做全省域的生态评估工作。之后,初步凝练形成了全国生态状况调查评估的技术方法体系,开始探索定期开展全国生态状况调查评估的工作。2017年,生态环境部联合中国科学院启动“2010-2015年全国生态状况变化遥感调查评估”工作,于2018年结束。


《全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估》书籍     崔悦 摄.jpg

《全国生态环境十年变化(2000-2010年)遥感调查评估》书籍 崔悦 摄


历经三次全国生态状况调查评估的探索与实践,2019年6月,生态环境部办公厅正式印发了《全国生态状况定期调查评估方案》(环办生态[2019]45号),明确了全国生态状况调查评估的周期、频次和内容,为建立健全全国生态状况定期调查评估制度奠定了很重要的基础。访谈时,侯鹏博士透露出,2015-2020年全国生态状况变化遥感调查评估工作,有望于2020年启动,是提升该业务的一次重大机遇。但是也将面临许多新的科学问题和技术挑战,例如,如何实现精细化的生态系统信息提取、分区域分类型的生态系统质量和服务功能评估、形成业务化运行的基础支撑能力,等等。

面对新形势新要求,推动构建生态保护协同监管业务体系

随着生态环境部有关生态监管职责的明确,侯鹏博士对今后生态保护监管业务发展有着自己的思考。他认为,以自然保护地监管业务为例,自然保护地监管业务已经进入深水区,由监测几个自然保护区到监测全部的自然保护区、再到制度化监测全部的自然保护区、最后到制度化监测全部的自然保护地,监测范围、监测频次、监测深度都在急剧加大,迫切需要研究构建新形势下的自然保护地监管技术体系和方法体系,在信息化技术支撑下建立起国家与地方、技术单位与管理部门之间协同运行的监管业务体系。

一个成熟、庞大的业务体系,离不开技术人员不断支撑维护与改进创新。如何确保数据的及时更新?各个保护区的台账如何管理?庞大的数据怎样深度挖掘和应用?肖如林博士向记者讲述了生态遥感监测中一些技术研究与应用的情况。


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自然保护地人类活动核查与填报后台系统展示图


肖如林说:“中心发展2010年,经历了由0到1,由无到有的初创期,现在正处于由1到N,从小到大,从大到强的攻坚期。原来的监管都是摸着石头过河,做一些业务探索。而到了今天,就是要把这个路子做宽实高效,也就是把业务做好、做大、做强,利用前沿技术,研发这样一个系统来代替人工,实现业务的信息化、自动化、智能化,这是我的首要任务。”


肖如林博士在卫星环境应用中心党员大会上分享生态监管工作感受.jpg

肖如林博士在卫星环境应用中心党员大会上分享生态监管工作感受


目前,在生态遥感部和肖如林博士的不断努力下,“自然保护地人类活动核查与填报系统”已经日渐成熟,在多个省级生态环境部门的自然保护地监管业务中得到了推广应用。肖如林博士表示:“此系统的建成与应用,一是理顺了业务机制,二是规范了业务程序,三是保障了数据的质量,第四是提高了工作效率。”


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自然保护地人类活动核查与填报系统APP操作页面


肖如林博士现场向记者演示了“自然保护地人类活动核查与填报系统”主要功能和操作流程,此系统主要以“后台系统维护+前端采集APP+综合查询展示”的形式组成。在没有此系统之前,各地的自然保护地生态环境监督执法主要以表格形式为主,数以万计的数据在一张表格里,不仅数据多、不规范,还容易在填报和转移过程中发生错乱等情况。对此,肖如林博士表示:“我们的目标,就是要建立这样一个平台,实现国家和地方、遥感和地面、监测和监管的“业务流+技术流+数据流”全协同模式的业务体系,实现自然保护地人类活动监管基础‘云服务’,建立全国自然保护地人类活动档案中心”,为国家自然保护人类活动全过程监管提供更可靠、便捷、高效的支撑服务。

看自然生态变迁,生态遥感业务创新“天地宽”

受到全世界关注的生物多样性保护工作,遥感技术也有着巨大的应用潜力,生态遥感部在生物多样性遥感业务方面取得了积极进展。万华伟博士说:“生物多样性一般包括生态系统、物种、遗传资源三个层次的多样性。在生态系统层次,遥感已成为离不开的一项技术,我们识别生态系统的空间分布边界、质量状况等都依赖于这项空间技术;在物种层次,我们更需要精细化的监测,我国高分系列卫星遥感数据在这方面已经发挥了很好作用。”

相比较其他环境领域的监测,卫星遥感在物种种群分布和变化方面,想要进行直接观测是很难的,据万华伟博士介绍:“卫星遥感在生态物种方面的监测可以利用不同时期的历史遥感影像,对某一个重要物种的生境进行监测,我们也因此发现很多物种数量的减少,都是因为生境丧失而引起的。在中心和北京大学联合开展的三江源地区雪豹栖息地的监测结果显示,加入高分辨率遥感数据获取的生境参数信息后,雪豹适宜栖息地的面积减少18%左右,这一结论为制定切实有效的生物多样性保护规划和政策提供了有力支撑。”


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万华伟博士在野外开展地物遥感信息采集工作


目前卫星遥感技术已在生物多样性保护优先区域边界核定、重要保护物种栖息地的人类干扰和主要生境因子监测等方面发挥了很好的作用,也获得了国家重点研发专项、国家自然科学基金等多个研究项目的资助,但仍处于探索阶段,在生态遥感部仍属于一项创新业务。万华伟博士希望通过团队的努力,能更好地在生物多样性管理工作中发挥更为重要的作用。

作为一个团结奋进的集体,生态遥感部每位工作人员都秉承着不变的情怀,不忘初心、牢记使命,在生态保护监管一线,每天都在践行着生态环保铁军精神,为实现美丽中国梦而贡献着自己的智慧和力量。

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责编:崔悦

网编:刘畅