近日，中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院水環(huán)境遙感團(tuán)隊解決了水體的定量化處理精度和海量數(shù)據(jù)批處理效率的科學(xué)難題，形成了以黑臭水體光譜識別模型和高分批處理技術(shù)為核心的業(yè)務(wù)體系，應(yīng)用于全國23個省（直轄市、自治區(qū)）的64個地級及以上城市的黑臭水體篩查，支撐了生態(tài)環(huán)境部城市黑臭水體監(jiān)管工作。
黑臭水體是水體污染的一種極端現(xiàn)象，是目前較為突出的環(huán)境問題。“十四五”水環(huán)境治理設(shè)定新目標(biāo)：基本消除城市黑臭水體。黑臭水體具有隨季節(jié)反復(fù)的變化特征，傳統(tǒng)的篩查和監(jiān)測方式需要人到達(dá)現(xiàn)場，而遙感技術(shù)可以大范圍、快速定位黑臭水體，節(jié)約時間和資源，還可以動態(tài)反映變化。因此，遙感技術(shù)作為一種大范圍的黑臭水體監(jiān)測手段，相比傳統(tǒng)的地面監(jiān)測手段具有低成本、覆蓋廣、速度快等優(yōu)勢。
據(jù)介紹，水環(huán)境遙感團(tuán)隊從2003年開始一直從事水環(huán)境遙感研究，擁有獨立的水體光學(xué)實驗室。近年來，依托生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、水利部等部委的支持，該團(tuán)隊在水體反射率保真的前提下實現(xiàn)了批量自動化處理影像，完成黑臭水體篩查、治理過程監(jiān)督和治理成效評估等全鏈條的深入研究。此外，該團(tuán)隊自主研發(fā)了城市黑臭水體高分定量遙感專題產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，極大提高了篩查效率。例如，若1人使用傳統(tǒng)方法篩查完北京建成區(qū)約2500平方公里，需要花費1年的時間，但使用該系統(tǒng)處理高分二號影像進(jìn)行篩查，可以節(jié)省到15天。
黑臭水體遙感的原理是什么？據(jù)該團(tuán)隊副研究員申茜介紹，衛(wèi)星遙感就是遙遠(yuǎn)感知，即通過天上衛(wèi)星搭載的對電磁波敏感的儀器，在遠(yuǎn)離目標(biāo)和非接觸目標(biāo)物體條件下探測目標(biāo)地物，俗稱“天眼”。一般水體和黑臭水體的顏色十分接近，很難用肉眼區(qū)分。然而，每種水體都有自己的“光譜指紋”，即反射率特征。遙感影像上之所以可以識別出黑臭水體，就是通過“光譜指紋”的細(xì)微差異進(jìn)行識別。
一般水體與黑臭水體光譜的區(qū)別
2018-2020年，該團(tuán)隊配合生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“城市黑臭水體整治專項行動”和生態(tài)環(huán)境部土壤生態(tài)環(huán)境司農(nóng)村黑臭水體抽查工作，對地方上報名單進(jìn)行核查。根據(jù)2019年收集到的水中氨氮含量、透明度、溶解氧等參數(shù)和現(xiàn)場感官判別結(jié)果，對該團(tuán)隊提供的黑臭水體遙感篩查結(jié)果進(jìn)行精度判斷。結(jié)果顯示，一共244個點位，識別正確點位192個，識別正確率（識別正確樣本個數(shù)/識別樣本總數(shù)*100%）為79%。團(tuán)隊提供的黑臭水體遙感篩查結(jié)果基本可靠。
該團(tuán)隊成果已在生態(tài)環(huán)境、水利、自然資源、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)等多家部委單位開展業(yè)務(wù)化應(yīng)用，并被納入國家監(jiān)管業(yè)務(wù)體系。
“十三五”期間，國家大力整治黑臭水體，取得了顯著成效。動圖展示的是2018-2020年內(nèi)，隨著時間推移，北京市某區(qū)域內(nèi)的黑臭河段長度不斷減小。
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