“國際環(huán)境遙感大會在北京召開，說明我國的遙感技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展得到了國際同行的廣泛認可。” 中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所(以下簡稱遙感地球所)所長郭華東院士說。
興起于上世紀60年代的遙感技術(shù)，是指從遠距離感知目標反射、輻射或散射的可見光、紅外、微波電磁波對目標進行探測和識別。人類目力有限，遙感技術(shù)的出現(xiàn)，讓人類仿佛擁有了另一雙可以無限感知地球的“千里眼”。
近些年，我國遙感技術(shù)發(fā)展迅速，在自然災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、遺產(chǎn)保護及可持續(xù)發(fā)展等多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
第一時間獲取震區(qū)災(zāi)情
定位準、速度快，提供災(zāi)情數(shù)據(jù)，服務(wù)抗震救災(zāi)
今年4月22日，國務(wù)院總理李克強主持召開的部署蘆山地震抗震救災(zāi)工作會議，在李克強身后掛著一幅蘆山縣震后航空影像圖。
這幅對抗震決策有至關(guān)重要作用的影像圖即由遙感地球所提供。遙感作業(yè)時間是4月20日11點，距離地震發(fā)生剛剛過去3個小時。
2008年汶川地震、2010年玉樹地震震后，航空影像圖也同樣起了關(guān)鍵作用。
強烈地震往往會造成一些地區(qū)交通和通信中斷，嚴重影響外界對受災(zāi)情況的判斷和相應(yīng)決策。如何盡快獲取受災(zāi)信息，成為指導救災(zāi)工作的關(guān)鍵。
“高分辨率遙感觀測技術(shù)，是精確獲取災(zāi)區(qū)數(shù)據(jù)的最重要的手段之一。”郭華東說，“遙感地球所將地震后獲取的遙感數(shù)據(jù)，共享給參與救災(zāi)的國家有關(guān)部門和災(zāi)區(qū)政府，并將衛(wèi)星數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)站上供社會免費使用，為精確判斷災(zāi)情和救災(zāi)指導發(fā)揮了重要參考作用。”
科研人員是怎么利用遙感技術(shù)評估、判斷地震災(zāi)情?
遙感地球所航空遙感中心主任李震說：“遙感航拍得到的高分辨率影像，能清楚地辨識建筑物、道路、河流、車輛等地面信息?？蒲腥藛T運用專業(yè)知識，與震前的遙感觀測數(shù)據(jù)比對，就能夠判斷建筑物和道路的受損情況，道路上堆積的滑坡物大小、滑坡的土方量等等，發(fā)現(xiàn)潛在的山體垮塌、堰塞湖等次生災(zāi)害，并確定財產(chǎn)損失的基本情況，確定救援所需投入的人力、物力等。”
蘆山地震后，遙感地球所還利用遙感數(shù)據(jù)和模型對地震烈度做出初步評估，對整體受災(zāi)情況做出快速判斷，其結(jié)果與實際情況基本吻合。
“利用遙感技術(shù)監(jiān)測和評估災(zāi)情，首先是定位準確，每個點都帶有坐標和經(jīng)緯度。其次是速度快，震后9小時就實現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享。”郭華東說。
郭華東介紹，多次應(yīng)對嚴重自然災(zāi)害的經(jīng)驗，遙感地球所已經(jīng)形成了一套應(yīng)對自然災(zāi)害的機制以及遙感數(shù)據(jù)共享的分發(fā)模式。
大范圍遙感監(jiān)測PM2.5
與地面監(jiān)測互為補充，更全面掌握大氣污染狀況
近年，遙感技術(shù)在監(jiān)測大氣污染方面作用日益凸顯。
今年1月，我國中東部地區(qū)發(fā)生了數(shù)次極端強霧霾事件，而對其成因則有不同見解。主流觀點認為，污染物排放量大，靜穩(wěn)天氣、擴散條件不利，區(qū)域污染和本地污染貢獻疊加等是導致強霧霾事件的主要原因。
遙感地球所陳良富研究員對此有些質(zhì)疑。他決定從衛(wèi)星遙感的視角，觀測地表發(fā)生的強霧霾情況。
基于對遙感衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，陳良富提出，除了人為排放引起的本地污染濃度上升原因，水汽、浮塵是造成霧霾來襲、能見度急劇下降的重要外部原因。
陳良富說，排放到大氣中的污染物顆粒，尤其是PM2.5細粒子的消光能力非常強。各種污染物粒子遇到西部高空刮來的浮塵細粒子，就會以浮塵作為凝結(jié)核，迅速對浮塵微粒進行包裹。加上從東南部來的充足的水汽，細粒子體積迅速吸濕增大而使粒子的消光能力大增，導致能見度迅速降低。由此引發(fā)的強逆溫天氣，造成污染物的迅速累積，并進一步促使水汽過飽和形成霧霾混合的局面，從而形成了濃度水平高、持續(xù)時間長的極端污染事件。浮塵與水汽等自然因素加速了成霾過程、放大了人為污染規(guī)模和效力。
“如果不科學地認識極端強霧霾的發(fā)生機理，就容易判斷錯誤，認為都是由排放的污染物引起的，在治理上進入誤區(qū)。而要得出科學判斷，僅憑地面一種觀測手段是不夠的，還需要衛(wèi)星遙感觀測手段來補充，才更全面和客觀。”陳良富說。
“目前，對霧霾主要靠地面監(jiān)測，但地面監(jiān)測需要布點，點與點之間污染顆粒物的變化細節(jié)是觀測不到的，而遙感監(jiān)測可反映整個區(qū)域霾的二維甚至三維情況。我們可以對遙感監(jiān)測和地面監(jiān)測進行對比分析，得出更準確的信息。”他說，“地面環(huán)境監(jiān)測站只能監(jiān)測地上幾米高范圍內(nèi)的PM2.5數(shù)值。而灰霾隨高度變化，分布不一樣。利用激光遙感手段能獲得灰霾的垂直分布情況，從而形成立體監(jiān)測系統(tǒng)。”
陳良富說，今后中國還將繼續(xù)加強對遙感技術(shù)的應(yīng)用，通過對中國、美國、歐洲的衛(wèi)星數(shù)據(jù)綜合分析，以期更全面、準確地掌握大氣污染狀況。
保護遺產(chǎn)大顯身手
發(fā)現(xiàn)千年文物古跡，修復珍貴文化遺產(chǎn)
除了星載和機載遙感技術(shù)外，地面激光遙感技術(shù)以其獨特的工作原理與方式在遺產(chǎn)的保護和恢復中已經(jīng)發(fā)揮作用，成為遺產(chǎn)監(jiān)測與保護中不可或缺的技術(shù)支撐。
國家文物局文保司司長關(guān)強在接受媒體采訪時曾說過，一批又一批深埋地下數(shù)千年的文物古跡被科學家發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘，一些損壞的珍貴文化遺產(chǎn)得到了修復和數(shù)字化保存。這其中，遙感技術(shù)發(fā)揮了極其重要的作用，并且是其他技術(shù)手段無法實現(xiàn)的作用。
應(yīng)用遙感技術(shù)，美國考古學家發(fā)現(xiàn)了沉沒海底數(shù)千年的古埃及名城亞歷山大;希臘考古學家用紅外像片在科林斯灣發(fā)現(xiàn)了公元前373年毀于地震的古城“Hekike”;遙感地球所郭華東課題組利用雷達遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)了阿拉善高原干沙覆蓋下的古河湖串聯(lián)系統(tǒng)和明、隋古長城;也是應(yīng)用遙感技術(shù)，科學家們重建了吳哥古城的分布范圍，重現(xiàn)歷史的輝煌……在文化遺址的發(fā)現(xiàn)上，遙感技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢。
在自然遺產(chǎn)的保護中，特別是在面積較大的自然遺產(chǎn)保護中，遙感技術(shù)也有著其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。
2011年3月到2012年6月，遙感地球所曾受國際組織的委托，應(yīng)用高分辨率的遙感技術(shù)，對越南下龍灣這一世界自然遺產(chǎn)的環(huán)境變化進行了監(jiān)測。該所研究員王心源說，2010年下龍灣被列為瀕危世界遺產(chǎn)，應(yīng)用遙感技術(shù)，科學家們試圖摸清其環(huán)境究竟惡化到什么程度，并找出導致環(huán)境惡化的原因。“下龍灣這片海域約為1553平方公里，包括1969座島嶼;中心區(qū)面積為434平方公里，有775座島嶼。這么大的面積，僅靠人力是無法完成調(diào)查研究的，這時候，遙感技術(shù)首當其沖。”
除了自然遺產(chǎn)，遙感技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護中的作用也不容小覷。
“激光雷達是遙感中的一項新興技術(shù)，它的優(yōu)勢在于能獲得物體的三維圖像，因此十分適用于文化遺產(chǎn)的保護。”遙感地球所研究員王成說：“譬如，龍門石窟的風化侵蝕一直是個難題，但若能及早對其進行三維掃描，以后就可按照計算機模型對其進行復原。更重要的是，科學家還能依據(jù)這些數(shù)據(jù)分析破壞發(fā)生的原因，如溫度、風力、濕度等，從而指導文物部門進行更加精細的修復。”
近年來，我國綜合利用遙感、地理信息系統(tǒng)等手段，還實現(xiàn)了對景區(qū)和遺產(chǎn)地建設(shè)工程、土地利用、生態(tài)環(huán)境變化、火警突發(fā)情況的動態(tài)監(jiān)測和快速調(diào)查。
{{item.content}}