解决方案概述
围绕生态优先、绿色发展的建设理念,充分利用遥感技术、物联网技术、云服务技术以及多源数据的融合技术等,开展基于遥感、气象、地面监测等多源数据的大数据监测与融合能力建设,搭建环境遥感监测信息化服务平台,并形成各环境要素统筹、标准规范统一、天空地一体、上下协同、信息共享的生态环境遥感监测信息化服务体系,为环境趋势预警、环境变化监测、环境靶向性治理与效果评估等提供全方位数据及平台支持,实现环境监测能力与生态文明建设相统一的协同发展。 通过对气象卫星、高分遥感卫星、地面监测等多源数据的获取和处理,定期对大气环境、水环境、土壤环境和生态环境等状况进行持续性监测,分析提取生产各类专题产品,为环境执法与治理提供数据支持。
- 大气环境监测服务能力
- 生态环境监测服务能力
- 水环境监测服务能力
- 典型案例
大气环境监测主要基于卫星遥感、航空遥感、激光雷达、地面监测等多源数据,以遥感反演模型、混合效应模型以及WRF-CHEM、WRF-CMAQ、RegAEMS等模式为基础,开展大气环境相关指标的遥感反演、污染预报、污染过程分析以及污染溯源等分析和服务。
以气象卫星数据、地面气象监测数据、污染物浓度数据等为基础,结合模式分析方法等模型算法,进行大气环境预报预警。
提供葵花系列、风云系列等卫星的气象云图产品,利用卫星云图可以识别不同的天气系统,确定它们的位置,估计其强度和发展趋势,为天气分析和天气预报提供依据。
以葵花8号、风云卫星数据为基础,结合地面监测PM颗粒物浓度数据,利用WRF/CMAQ模式分析方法,对区域内大气PM颗粒物浓度的变化趋势进行分析,并输出未来3天区域的PM2.5/PM10等大气污染分析预报产品服务。并对颗粒物质量浓度超标的重污染区域进行不同级别的预警服务。
以葵花8号、MODIS、风云、Npp卫星遥感数据为基础,以地面监测数据、无人机航空遥感数据、激光雷达数据为辅助,充分利用不同数据在时间、空间分辨率的优势,基于反演模型、地面监测效应验证及多源数据融合等方式,实现气溶胶、PM颗粒物、火点、污染气体等产品的反演和生产。以区域大气污染物浓度产品为基础,利用大数据分析技术,实现区域内污染热点网格产品生产。
基于葵花8号、MODIS等数据源进行反演,可提供每天多次的气溶胶光学厚度产品。
综合利用葵花8号、MODIS等卫星数据,建立AOD-PM2.5/PM10关系模型,结合地基监测数据、气象数据等进行PM2.5/PM10反演,形成PM2.5/PM10近地面颗粒物质量浓度分布产品。应急模式下,可提供每天多次的PM颗粒物浓度监测产品服务。
利用风云、葵花8号探测通道对大气沙尘、不同云系、不同地表的响应灵敏性,将多个通道的探测数据组合判识,将沙尘信息从遥感数据中分离出来,实现沙尘强度监测,可辅助相关部门针对大气环境质量、农业生产、日常工作生活等方面进行预警。
为快速识别污染物高排放区,将监测区域划分成1公里×1公里网格。根据葵花8号、MODIS等卫星遥感、地基监测、气象观测等各类数据进行反演,利用认知计算技术和大数据分析,实现对各个网格的PM2.5、PM10等污染物浓度的计算,对污染物浓度超过一定阈值的网格区域设定为“热点”网格,生成区域大气污染“热点”分布图,环保部门可将“热点”网格区域作为重点督查区域,进行各类污染企业的执法检查。
基于Aura-OMI、Terra-MOPITT、NPP-OMPS等遥感数据,针对不同的污染气体,采用BRD、差分吸收光谱(DOAS)等不同算法模型,结合冰雪气候数据、污染气体吸收光谱数据、垂直廓线以及云顶高度、等效辐射云量等数据进行反演,实现对SO2、NO2、O3、CO等污染气体的有效监测。
基于GF1、GF2、ZY3等高分卫星影像数据,实现施工建筑裸地的解译提取,并结合无人机,辅助执法人员对无防尘措施的施工现场进行检查,有效控制扬尘。
利用葵花8号、MODIS、风云系列等卫星数据,通过提取卫星中红外和热红外两个波段的表观辐射亮度,并进行相关计算反演,结合土地利用类型图、真彩图,剔除林火、草原火、燃煤电厂、噪声火点等其他热点,保留由秸秆焚烧的热点。
重污染过程分析服务
以污染遥感监测产品、卫星遥感、无人机航空遥感、地面监测数据、激光雷达、气象条件数据、污染源分布数据、排污许可数据等多源数据为基础,利用大数据时空分析技术,综合分析区域内的大气重污染过程,包括区域内的大气污染物浓度变化、污染物扩散趋势、污染物疑似来源等。
污染物溯源服务
以重污染过程分析为基础,对于区域内部污染排放引起的重污染情况,结合区域基础地理信息数据、土地利用数据、污染源分布数据、气象数据、地形地貌数据、排污许可数据、激光雷达数据、航空影像数据等融合叠加分析。获取区域内污染变化趋势以及污染物贡献度信息,判断疑似污染输出区;结合污染源分布及限排信息等,生产并输出疑似污染源限停偷排分布产品。
生态环境遥感监测服务能力主要从生态系统服务功能(水土保持、水源涵养、防风固沙)、生态系统构成、生态系统格局变化、生境质量、生态系统质量、人类活动变化和专题分析等方面体现。这些监测服务能力可以应用在重点生态功能区、国家和地级自然保护区以及重点湿地监测这些领域。
利用GIS综合空间分析、RUSLE模型、InVEST模型等方法,进行水土保持监测评估和水土保持变化的分析,提供土壤侵蚀监测、土壤保持量监测、水源涵养监测、防风固沙监测等产品
生态系统监测主要是对生态系统构成、生态系统格局、生境质量等进行监测和服务,用于支持区域生态系统的评估和治理。
基于高分等卫星数据进行计算反演,提供生态系统类型与分布监测、生态系统构成与比例变化监测等服务产品,包括森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、荒漠生态系统和城市生态系统。
通过斑块数、平均斑块面积、边界密度、聚集度指数等指标进行生态系统格局评估分析,实现不同生态系统类型生态景观指数的评价,掌握监测年生态系统类型的空间分布及面积比例情况。
基于生境质量监测的算法模型,自动制作监测区域保护动植物分布产品,并通过相应参数叠置制作自然保护区生境质量分析产品,提供产品空间分析,对保护区的生境情况进行量化,自动生成保护区生境质量分析报告。
基于卫星数据进行计算反演,生产生物量、植被覆盖度、叶面积指数、净初级生产力等生态系统质量相关指标产品,提供自然保护区生态系统质量监测服务产品。
利用高分辨率的卫星遥感数据,监测人类活动状况和变化特征。人类活动类型主要包括:建筑用地、水电站、工矿用地、人工池塘、农业用地、居民点、道路和其它人工设施等。
专题分析服务
通过自动获取卫星影像原始数据,下载并自动完成数据预处理工作,生成监测区域的基本影像地图,参考因子地图等相关基础数据专题图,并基于基础数据进行专题分析服务。
自然水体中的水分子、浮游植物、泥沙等物质的吸收和散射效应使水体在某特定波段的反射光谱出现峰值或谷值的现象,是遥感定量估测水体水质的科学基础。可以利用多源遥感数 据为数据源,结合地面监测数据和终端采集数据,分析不同水体中对特定波段的吸收和散射效应的对应关系,构建反演模型,实现水体中水质指标的反演。
基于高分遥感数据、多光谱数据等,结合地面监测数据、气象数据、水文数据、土地利用数据和地形地貌数据等,实现水环境水质、水资源水量等的业务化监测、分析。
以高分系列、环境系列等卫星影像数据为基础,利用可见光/近红外卫星多光谱遥感数据,基于水质反演技术,实现对水体重叶绿素、悬浮物、浊度、黑臭水体等监测指标提取。
水体水质指标监测产品主要包括水体悬浮物、水体叶绿素、水体浊度等监测产品。
以GF-2影像数据为主,辅以ZY3、GF1、Worldview等数据,采用人机交互解译方试,结合黑臭水体参数遥感定量反演模型,提取黑臭水体位置及等级信息,实现黑臭水体监测产品生产。
水量监测主要是区域内水体分布及区域水体洪涝、干旱等场景的监测服务。以高分卫星、雷达数据为基础,结合地面监测数据、气象数据、降水量数据、地形地貌数据、水文数据、土地利用数据等,利用水体在不同波段上的敏感性反映,实现对水体的快速提取;实现水量的变化监测和干旱指数的反演提取。
以高分卫星、雷达数据为基础,基于水体指数反演模型,利用不同区域水体直方图统计获取不同区域水体提取阈值自动设定,实现水体自动提取,生产并输出水体分布监测产品。
以高分卫星数据、雷达遥感数据为基础,利用水体干旱指数反演模型,结合地面监测数据、气象数据、降水数据、土地利用数据、水文数据、地形地貌数据等,对区域内水体分布数据持续监测提取、分析,获取区域内水体干旱监测产品。并根据干旱等级进行预警服务。
利用高分卫星、环境卫星等遥感数据,降水数据、水文数据、土地利用数据、地形地貌数据等,获取区域通过对区域水体水量的提取成果,叠加区域土地利用数据,实现对水量淹没区及水深等监测、预警。