前不久，第三十五屆國(guó)際環(huán)境遙感大會(huì)在北京召開(kāi)，來(lái)自全球56個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1000余位遙感專(zhuān)家參加了會(huì)議。這也是該會(huì)議發(fā)起50年來(lái)首次在中國(guó)舉辦。

“國(guó)際環(huán)境遙感大會(huì)在北京召開(kāi)，說(shuō)明我國(guó)的遙感技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展得到了國(guó)際同行的廣泛認(rèn)可。” 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)遙感地球所）所長(zhǎng)郭華東院士說(shuō)。

興起于上世紀(jì)60年代的遙感技術(shù)，是指從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射、輻射或散射的可見(jiàn)光、紅外、微波電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別。人類(lèi)目力有限，遙感技術(shù)的出現(xiàn)，讓人類(lèi)仿佛擁有了另一雙可以無(wú)限感知地球的“千里眼”。

近些年，我國(guó)遙感技術(shù)發(fā)展迅速，在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、遺產(chǎn)保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展等多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

第一時(shí)間獲取震區(qū)災(zāi)情

定位準(zhǔn)、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(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開(kāi)的部署蘆山地震抗震救災(zāi)工作會(huì)議，在李克強(qiáng)身后掛著一幅蘆山縣震后航空影像圖。

這幅對(duì)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(shí)間是4月20日11點(diǎn)，距離地震發(fā)生剛剛過(guò)去3個(gè)小時(shí)。

2008年汶川地震、2010年玉樹(shù)地震震后，航空影像圖也同樣起了關(guān)鍵作用。

強(qiáng)烈地震往往會(huì)造成一些地區(qū)交通和通信中斷，嚴(yán)重影響外界對(duì)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(dǎo)救災(zāi)工作的關(guān)鍵。

“高分辨率遙感觀(guān)測(cè)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(shuō)，“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(guó)家有關(guān)部門(mén)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(huì)免費(fèi)使用，為精確判斷災(zāi)情和救災(zāi)指導(dǎo)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(píng)估、判斷地震災(zāi)情？

遙感地球所航空遙感中心主任李震說(shuō)：“遙感航拍得到的高分辨率影像，能清楚地辨識(shí)建筑物、道路、河流、車(chē)輛等地面信息。科研人員運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)，與震前的遙感觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)，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(cái)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(duì)地震烈度做出初步評(píng)估，對(duì)整體受災(zāi)情況做出快速判斷，其結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。

“利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)和評(píng)估災(zāi)情，首先是定位準(zhǔn)確，每個(gè)點(diǎn)都帶有坐標(biāo)和經(jīng)緯度。其次是速度快，震后9小時(shí)就實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享。”郭華東說(shuō)。

郭華東介紹，多次應(yīng)對(duì)嚴(yán)重自然災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)，遙感地球所已經(jīng)形成了一套應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的機(jī)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(cè)PM2.5

與地面監(jiān)測(cè)互為補(bǔ)充，更全面掌握大氣污染狀況

近年，遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)大氣污染方面作用日益凸顯。

今年1月，我國(guó)中東部地區(qū)發(fā)生了數(shù)次極端強(qiáng)霧霾事件，而對(duì)其成因則有不同見(jiàn)解。主流觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，污染物排放量大，靜穩(wěn)天氣、擴(kuò)散條件不利，區(qū)域污染和本地污染貢獻(xiàn)疊加等是導(dǎo)致強(qiáng)霧霾事件的主要原因。

遙感地球所陳良富研究員對(duì)此有些質(zhì)疑。他決定從衛(wèi)星遙感的視角，觀(guān)測(cè)地表發(fā)生的強(qiáng)霧霾情況。

基于對(duì)遙感衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(lái)襲、能見(jiàn)度急劇下降的重要外部原因。

陳良富說(shuō)，排放到大氣中的污染物顆粒，尤其是PM2.5細(xì)粒子的消光能力非常強(qiáng)。各種污染物粒子遇到西部高空刮來(lái)的浮塵細(xì)粒子，就會(huì)以浮塵作為凝結(jié)核，迅速對(duì)浮塵微粒進(jìn)行包裹。加上從東南部來(lái)的充足的水汽，細(xì)粒子體積迅速吸濕增大而使粒子的消光能力大增，導(dǎo)致能見(jiàn)度迅速降低。由此引發(fā)的強(qiáng)逆溫天氣，造成污染物的迅速累積，并進(jìn)一步促使水汽過(guò)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(shí)間長(zhǎng)的極端污染事件。浮塵與水汽等自然因素加速了成霾過(guò)程、放大了人為污染規(guī)模和效力。

“如果不科學(xué)地認(rèn)識(shí)極端強(qiáng)霧霾的發(fā)生機(jī)理，就容易判斷錯(cuò)誤，認(rèn)為都是由排放的污染物引起的，在治理上進(jìn)入誤區(qū)。而要得出科學(xué)判斷，僅憑地面一種觀(guān)測(cè)手段是不夠的，還需要衛(wèi)星遙感觀(guān)測(cè)手段來(lái)補(bǔ)充，才更全面和客觀(guān)。”陳良富說(shuō)。

“目前，對(duì)霧霾主要靠地面監(jiān)測(cè)，但地面監(jiān)測(cè)需要布點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間污染顆粒物的變化細(xì)節(jié)是觀(guān)測(cè)不到的，而遙感監(jiān)測(cè)可反映整個(gè)區(qū)域霾的二維甚至三維情況。我們可以對(duì)遙感監(jiān)測(cè)和地面監(jiān)測(cè)進(jìn)行對(duì)比分析，得出更準(zhǔn)確的信息。”他說(shuō)，“地面環(huán)境監(jiān)測(cè)站只能監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)。”

陳良富說(shuō)，今后中國(guó)還將繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)遙感技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)中國(guó)、美國(guó)、歐洲的衛(wèi)星數(shù)據(jù)綜合分析，以期更全面、準(zhǔn)確地掌握大氣污染狀況。

保護(hù)遺產(chǎn)大顯身手

發(fā)現(xiàn)千年文物古跡，修復(fù)珍貴文化遺產(chǎn)

除了星載和機(jī)載遙感技術(shù)外，地面激光遙感技術(shù)以其獨(dú)特的工作原理與方式在遺產(chǎn)的保護(hù)和恢復(fù)中已經(jīng)發(fā)揮作用，成為遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)與保護(hù)中不可或缺的技術(shù)支撐。

國(guó)家文物局文保司司長(zhǎng)關(guān)強(qiáng)在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)曾說(shuō)過(guò)，一批又一批深埋地下數(shù)千年的文物古跡被科學(xué)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(fù)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(wú)法實(shí)現(xiàn)的作用。

應(yīng)用遙感技術(shù)，美國(guó)考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了沉沒(méi)海底數(shù)千年的古埃及名城亞歷山大；希臘考古學(xué)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(dá)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(zhǎng)城；也是應(yīng)用遙感技術(shù)，科學(xué)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

在自然遺產(chǎn)的保護(hù)中，特別是在面積較大的自然遺產(chǎn)保護(hù)中，遙感技術(shù)也有著其他技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

2011年3月到2012年6月，遙感地球所曾受?chē)?guó)際組織的委托，應(yīng)用高分辨率的遙感技術(shù)，對(duì)越南下龍灣這一世界自然遺產(chǎn)的環(huán)境變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。該所研究員王心源說(shuō)，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(xué)家們?cè)噲D摸清其環(huán)境究竟惡化到什么程度，并找出導(dǎo)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(wú)法完成調(diào)查研究的，這時(shí)候，遙感技術(shù)首當(dāng)其沖。”

除了自然遺產(chǎn)，遙感技術(shù)在文化遺產(chǎn)保護(hù)中的作用也不容小覷。

“激光雷達(dá)是遙感中的一項(xiàng)新興技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)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(hù)。”遙感地球所研究員王成說(shuō)：“譬如，龍門(mén)石窟的風(fēng)化侵蝕一直是個(gè)難題，但若能及早對(duì)其進(jìn)行三維掃描，以后就可按照計(jì)算機(jī)模型對(duì)其進(jìn)行復(fù)原。更重要的是，科學(xué)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(fēng)力、濕度等，從而指導(dǎo)文物部門(mén)進(jìn)行更加精細(xì)的修復(fù)。”

近年來(lái)，我國(guó)綜合利用遙感、地理信息系統(tǒng)等手段，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和快速調(diào)查。