环境减灾卫星在我国生态环境中的应用

王桥 杨一鹏 赵少华 刘思含

（1生态环境部卫星环境应用中心 2国家环境保护卫星遥感重点实验室）

环境与灾害监测预报小卫星星座A、B卫星（简称HJ－1A/B）于2008年9月成功发射。卫星在轨运行10年，为我国生态环境遥感监测提供了重要数据支撑，有力支撑了国家生态环境保护重点工作。

1 环境减灾卫星运行情况

环境与灾害监测预报小卫星星座包括2颗光学卫星环境减灾一号A、B（HJ－1A/B）卫星和1颗雷达卫星环境减灾一号C（HJ－1C）卫星，可以实现对生态环境与灾害的大范围、全天候、全天时的动态监测，光学卫星可实现30m空间分辨率每2天对国土进行全覆盖观测，红外探测在中等分辨率下每4天对国土进行全覆盖观测，超光谱探测在中等分辨率下每4天对国土进行重复观测。

HJ－1A/B于2008年9月6日成功发射，设计寿命3年，于2009年4月在轨交付使用，至今已经在轨运行10年，超期服役7年，围绕地球运转53819圈。HJ－1C于2012年11月19日成功发射，设计寿命3年，围绕地球运转32178圈。卫星运行期间，为我国生态环境监测和环境遥感科研等工作提供了大量遥感数据。

2 环境减灾卫星数据接收情况

环境减灾卫星配置了宽覆盖CCD相机、红外多光谱扫描仪（IRS）、高光谱成像仪（HIS）、合成孔径雷达（SAR）等四种遥感器，组成了一个具有中高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和宽覆盖的比较完备的对地观测遥感系列。截至2018年8月16日，生态环境部卫星环境应用中心已累计提供CCD数据493930景，数据量154251.451GB；HIS数据690429景，数据量32361.713GB；IRS数据67365景，数据量4451.179GB；SAR数据112011景，数据量10189.572GB。

3 环境减灾卫星数据服务情况

环境减灾卫星在轨运行至今，生态环境部卫星环境应用中心向科研院校、企事业单位以及黑龙江、青海、云南、江苏、四川等二十余个省（市、自治区）的生态环境保护系统相关单位提供数据推送和数据加工处理服务，为国家和地方层面生态环境遥感监测提供了数据支撑，特别是，通过数据服务、技术指导和业务交流，显著提升了地方环境遥感监测的能力和水平。

数据服务情况

为促进环境减灾卫星数据应用，生态环境部卫星环境应用中心通过外网网站为科研院校、企事业单位提供免费数据下载服务。截至目前，向全国200多家相关单位分发了近10万景遥感数据产品，数据量近8TB。

数据推送情况

为提高省级环境遥感应用水平，生态环境部卫星环境应用中心先后为黑龙江省环境科学研究院、青海省生态环境遥感监测中心、云南省环境科学研究院、江苏省环境监测中心等省区提供环境减灾卫星数据7787.295景，数据量33490 GB。

4 环境减灾卫星数据应用情况

HJ－1A/B卫星拥有光学、红外、超光谱多种探测手段，载荷具备700km以上幅宽覆盖能力及2～4天的重访能力，具有大范围、全天候、全天时、动态的环境监测能力，为环境监测提供了优质数据源。卫星在轨运行至今，为生态环境部卫星环境应用中心大气环境、水环境、生态环境遥感监测等业务运行提供了重要的数据保障，为环境监管、环境事故跟踪监测和响应、执法督察等工作提供了重要的技术支持。

大气环境遥感监测应用

利用环境减灾卫星的CCD和红外相机数据，通过开展气溶胶、灰霾、热异常等大气环境指标遥感反演与监测研究，实现了基于环境减灾卫星的大气环境遥感监测业务化运行，生产陆地气溶胶光学厚度、空气浑浊度、空气能见度、雾分布、霾光学厚度、沙尘分布、沙尘等级、热异常点等专题产品，以及雾霾监测、沙尘及沙尘暴监测、秸秆焚烧监测、环境空气质量评价等应用产品。通过十年业务化应用，利用环境减灾卫星数据，实现了全国秸秆焚烧、灰霾、大气颗粒物、沙尘等动态遥感监测，为国家大气污染防治提供了重要技术支撑，并在重污染天气应对、国家重大活动空气质量保障等方面发挥了重要作用。

2013年9月28日气溶胶监测图

2018年3月13日沧州地区气溶胶监测图

2018年3月13日天津地区气溶胶监测图

水环境遥感监测应用

2018年7月14日太湖水环境监测图

利用环境减灾卫星CCD、红外相机和超光谱仪数据，通过建立水华、水质、水表温度等水环境遥感监测指标算法模型库，进行水环境遥感产品生产，开展水环境遥感业务化运行。业务化生产可直接遥感反演的叶绿素a、悬浮物浓度、水表温度等第一类水环境遥感专题产品，可间接反演的水体初级生产力、水草分布、营养状态指数、水质分级等第二类水环境遥感专题产品，以及水华、赤潮、溢油、水体热污染、水体富营养化等应用产品。通过10年业务化应用，利用环境减灾卫星数据，实现了全国重点湖库水华、富营养化、饮用水源地、面源污染等遥感动态监测，并在水环境质量目标管理、饮用水安全保障等方面发挥了重要作用，为国家水环境污染防治提供了重要技术支撑。

生态环境遥感监测应用

利用环境减灾卫星CCD、红外相机和超光谱仪数据，建立了土地生态自动分类技术方法流程和生态系统参数反演算法，实现了生态环境遥感监测业务化运行。面向卫星数据特点和生态环境调查评估应用需求，建立了三级土地生态分类系统，并在对分区目的、原则与方法进行系统研究的基础上建立了土地生态分类分区框架，重点研究了决策树分类方法与面向对象的分类方法，建立了土地生态自动分类技术流程；建立了生物物理参数、土地生态分类状况、景观状态等主要监测指标遥感反演与监测技术流程，可获取全国生态系统现状及动态信息。通过10年业务化应用，利用环境减灾卫星数据，实现了国家级和省级自然保护区人类活动、全国生态系统调查评估、生物多样性保护优先区生态环境监测、矿山等资源开发活动生态影响、青藏高原生态环境监测等业务化运行，支撑了生态环境部和中国科学院联合实施的“全国生态环境十年变化（2000—2010年）遥感调查与评估项目”，首次系统全面获取了全国生态系统状况及动态变化，在国家生态保护和监管方面发挥了重要作用。

科研及其他应用

2010年上海市生态系统分布

2010年北京市生态系统分布

2010年黄河中上游能源开发区开发强度综合指数

环境减灾卫星CCD、红外相机和超光谱仪数据高分辨率、大幅宽的特性也为全球/全国等大尺度的生态环境遥感监测产品生产提供了优质数据源，有力地支撑了863计划重点科研项目“全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究”项目。基于环境减灾卫星数据，完成了“2010基准年的30m全球地表覆盖遥感制图数据产品（GlobeLand30-2010）”生产。另外，也为科技部科技支撑计划项目“基于环境减灾等国产卫星的环境遥感监测关键技术及软件研究”、发展和改革委员会“环境减灾小卫星星座及应用关键技术研究”等大型科技攻关类项目提供了数据支撑。

5 总结

环境减灾卫星的发射，开启了我国环境监测天地一体化的新时代，为实现水环境、大气环境、生态环境等遥感监测业务化运行提供了重要数据保障，生态环境遥感监测业务化运行10年，生态环境部卫星环境应用中心生产和上报了各类报告逾千期，为我国生态环境监测、监管、执法等工作提供了重要技术服务，应用成效显著。

目前，环境遥感监测已经深入生态环境保护主体业务，成为天地一体化生态环境监测体系的重要组成部分。近年来，随着卫星环境遥感业务领域不断拓展，应用需求不断增加，对卫星和有效载荷技术指标和探测能力等的要求不断提升。未来，还需大力发展后续系列卫星，进一步提升技术指标和卫星星座的覆盖能力，以开展持续稳定的环境遥感监测业务运行，提升环境遥感监管的能力水平，长期支撑国家生态环境保护重点工作，有效推动我国生态文明建设。