中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势

生态环境学报 2019, 28(6): 1261-1271 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@

基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFB0503905）

作者简介：赵少华（1980年生），男，正高级工程师，博士，主要从事生态环境遥感研究。E-mail: zshyytt@

*通信作者：吴迪（1984年生），女，高级工程师，博士，主要从事生态环境遥感研究。E-mail: wudi@

收稿日期：2018-11-12

中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势

赵少华1

，刘思含1

，刘芹芹

2, 3

，吴艳婷1，吴迪1

*

1. 生态环境部卫星环境应用中心/国家环境保护卫星遥感重点实验室，北京 100094；

2. 中国地震局地壳应力研究所，北京 100085；

3. 清华大学环境学院，北京 100084

摘要：城镇生态环境是国家生态文明和美丽中国建设的重要组成部分，而目前中国城镇化快速发展过程中出现了重污染天气、黑臭水体、土壤污染、城市热岛效应等突出生态环境问题。环境监测是掌握城镇生态环境质量状况、环境管理和环境执法的基础，遥感技术在城镇生态环境监测中发挥着重要作用。文章主要从通常关注的空气质量、水体水质、土壤污染和生态资源4个方面，从遥感数据源、遥感监测模型方法、存在问题等方面概述目前中国城镇生态环境遥感监测的总体现状，指出目前存在城镇复杂地表高反射噪声与气溶胶多次散射引起污染气体反演的不确定性、现有算法无法适用于高浑浊的城镇黑臭水体和高清洁的饮用水源地这两类特殊光谱特征水体、城镇土壤污染难监测、城镇地表温度与生态要素高精度反演等技术瓶颈，以及时空分辨率低、监测精度不高、技术体系缺乏、专题产品少、业务应用程度低等问题与不足，提出中国城镇生态环境综合监测亟需攻克的系列监测要素精度提升关键技术、业务应用模式、服务模式等发展趋势，为中国新时期生态环境保护、打好污染防治攻坚战、城镇化建设等重要工作提供支持。 关键词：空气质量；水体水质；土壤污染；生态资源 DOI: 10.16258/ki.1674-5906.2019.06.023

中图分类号：X83; X87; X32 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2019）06-1261-11

引用格式：赵少华, 刘思含, 刘芹芹, 吴艳婷, 吴迪, 2019. 中国城镇生态环境遥感监测现状及发展趋势[J]. 生态环境学报, 28(6): 1261-1271.

ZHAO Shaohua, LIU Sihan, LIU Qinqin, WU Yanting, WU Di, 2019. Progress of urban ecological environment monitoring by remote sensing in China [J]. Ecology and Environmental Sciences, 28(6): 1261-1271.

新型城镇化建设是中国社会经济发展中的一个重要阶段，中国城镇化建设取得巨大成就的同时也带来了大量的生态环境问题，诸如频发的区域重污染天气、城镇黑臭水体、土壤污染、城市热岛效应等突出问题，较严重地威胁到人们的身体健康，影响了社会经济可持续发展。2013年中央城镇化工作会议明确提出“要坚持生态文明，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，尽可能减少对自然的干扰和损害，节约集约利用土地、水、能源等资源”。在2018年的全国生态环境保护大会上，党中央、国务院对生态文明建设提出了更高要求，习总书记强调指出“坚决打好污染防治攻坚战，推动生态文明建设迈上新台阶”。中国城镇化发展速度快、发展模式多样、分布地域广，所产生的生态环境问题也具有多样性和动态性。近几十年来，快速发展的航空航天遥感技术在大气污染、水环境、生态保护等城镇生态环境监测中发挥了积极作用，国内外已开展大量研究与应用工作，为环境保护、城镇规划

提供了重要支持，但这些研究、应用大都为离散的零星或区域研究，对其系统深入的综合研究分析还鲜有研究和报道。现有国内外相关技术方法和产品在面向城镇生态环境综合监测与空间信息服务方面，还存在“3低（监测分辨率低、处理能力低、反演精度低）”、“3少（星地协同少、定量模型少、专题产品少）”、“3差（技术体系差、高效平台差、空间服务差）”的瓶颈。

为积极推动国家生态文明建设，贯彻绿色可持续发展的理念，亟需结合中国新型城镇化建设的特点，针对国家对城镇生态环境遥感监测业务需求的紧迫性，深入梳理分析当前及未来一段时间内中国城镇生态环境遥感监测工作现状、存在的问题和发展趋势，以支持中国生态环境保护、城镇规划等工作。

1 中国城镇生态环境遥感监测现状

城镇生态环境主要聚焦在城镇尺度上，其涉及的范围比较广，难以面面俱到，所以按照生态环境

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比较关注的空气质量、水体水质、土壤污染、生态资源等4个主要方面，从数据源、模型方法、应用问题等方面对中国城镇生态环境遥感监测现状、问题等进行综合分析，通过对其现状和需求分析，基于多源卫星与航空遥感数据，结合地基等观测数据，攻克城镇生态环境遥感监测系列关键技术，建立城乡生态环境综合监测的技术体系、服务模式等，研发综合监测平台，在全国典型区域开展应用示范，实现城乡生态环境遥感动态监测，形成空间信息服务能力。具体的城镇生态环境遥感监测的框架图和主要监测要素，分别如图1和表1所示。限于篇幅，本文主要概述中国城乡生态环境遥感监测技术的研究和应用的现状与发展趋势。

1.1 中国城镇空气质量遥感监测现状

气溶胶和污染气体遥感监测在美国和欧洲已有三十多年的历史，但主要是针对洁净大气下晴空气溶胶与污染气体，并不适于中国霾污染状态。生态环境部卫星环境应用中心团队从“十一五”863计划开始，在霾组成模式与反演等研究方面取得重要进展，并业务化开展了雾霾、颗粒物、污染气体等遥感监测，但在城镇地区地表覆盖人为影响大、粗糙度大、类型多样引起的高反射噪声情况下，基

图1 城镇生态环境遥感动态监测评价框架

Fig. 1 Frame of urban ecological environment monitoring by remote sensing