“天眼”監(jiān)測(cè)下的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)資源環(huán)境變化

張亦卓 趙志芳 牛磊

摘 要：自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)是衡量一個(gè)國(guó)家的自然保護(hù)事業(yè)、教科文事業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)更是重中之中。人們通常把攜帶有各種傳感器的航空、航天平臺(tái)所稱為“天眼”，本文介紹了“天眼”技術(shù)的特點(diǎn)，并介紹了“天眼”技術(shù)在自然保護(hù)區(qū)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：資源環(huán)境變化;自然保護(hù)區(qū);遙感監(jiān)測(cè);“天眼”

中圖分類號(hào)：Q958.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）23-0191-02

“天眼”就像人眼一樣在天空中監(jiān)測(cè)著地球的變化。遙感是一種發(fā)展于20世紀(jì)60年代，通過(guò)航空、航天平臺(tái)上攜帶的各種傳感器遠(yuǎn)距離接收地球表面被測(cè)物體的反射或輻射電磁波信息，然后經(jīng)過(guò)信息加工處理，使其成為能夠識(shí)別的圖像，從中提取客觀世界的定性與定量信息，以揭示資源環(huán)境，如大氣、陸地、海洋等有關(guān)現(xiàn)象的輪廓、種類、性質(zhì)及其變化規(guī)律的新型技術(shù)[2]。遙感技術(shù)作為一種新型的高空探測(cè)技術(shù)，由于其具有獲取信息速度快、周期短、能夠大面積同步觀測(cè)等特性，因此被人們稱為“天眼”[1]。資源環(huán)境遙感不僅對(duì)地區(qū)資源開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)研究引起環(huán)境變化的趨勢(shì)與原因[3]。遙感技術(shù)被應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)的方方面面，其監(jiān)測(cè)手段具有多樣性[4]，其中遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、工程監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面起到重要作用[5]。

自然保護(hù)區(qū)是在原始的自然狀態(tài)系統(tǒng)中，選擇具有代表性的地段，人為地劃定一個(gè)區(qū)域，并采取有效的保護(hù)措施，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)加以嚴(yán)格的保護(hù)。其中在國(guó)內(nèi)外有典型意義、在科學(xué)上有重大國(guó)際影響或者有特殊科學(xué)研究?jī)r(jià)值的自然保護(hù)區(qū)，列為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的數(shù)量和占全國(guó)總面積的百分比，往往作為衡量一個(gè)國(guó)家的自然保護(hù)事業(yè)、教科文事業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一[6]。

結(jié)合遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)，可以極大減少人力、物力、財(cái)力的消耗。因此如何利用“天眼”實(shí)現(xiàn)保護(hù)區(qū)生態(tài)資源環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有極高的研究?jī)r(jià)值。

1 遙感技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 大面積同步觀測(cè)

遙感平臺(tái)一般分為地面遙感平臺(tái)、航空遙感平臺(tái)、航天遙感平臺(tái)，后兩種平臺(tái)由于探測(cè)高度的優(yōu)勢(shì)，能夠從空中乃至宇宙空間對(duì)大范圍地區(qū)進(jìn)行同步觀測(cè)，并從中獲取所需要的信息。遙感技術(shù)解決了如何大面積獲取地表數(shù)據(jù)的問(wèn)題，這種大面積同步觀測(cè)的能力，對(duì)研究地球資源和環(huán)境變化極為重要。

1.2 時(shí)效性、周期性

衛(wèi)星遙感平臺(tái)長(zhǎng)期運(yùn)行在太空中，可以實(shí)時(shí)對(duì)地表實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，快速獲取地面數(shù)據(jù)。同時(shí)，相比傳統(tǒng)手段遙感技術(shù)周期短，因此可以在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)同一地物進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，通過(guò)對(duì)比不同時(shí)期的遙感數(shù)據(jù)可以對(duì)地面實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)綜合性、探測(cè)手段多樣性

遙感技術(shù)可以同時(shí)獲得地表水文、植被、地貌、農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)資源等多種信息，從宏觀角度揭示了地表景觀的分布，從微觀角度可以探索不同要素之間的關(guān)聯(lián)，相比其他手段更具綜合性。

遙感技術(shù)通過(guò)不同傳感器器與遙感平臺(tái)之間的組合，產(chǎn)生了多種探測(cè)手段和技術(shù)方法，提高了數(shù)據(jù)類型的多樣性。利用遙感技術(shù)的這種特性，可以形成不同數(shù)據(jù)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

1.4 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

性比傳統(tǒng)手段遙感技術(shù)所受的約束條件較小。由于遙感具有遠(yuǎn)距離探測(cè)的特性，因此不受地面條件的限制，在自然條件較差的地區(qū)也能發(fā)揮作用，其相比與傳統(tǒng)手段能夠節(jié)約大量人力、財(cái)力、物力，從而間接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

2 “天眼”在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 在水資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

利用遙感技術(shù)可以遠(yuǎn)距離的對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)涉及的整個(gè)流域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取區(qū)域內(nèi)地表徑流信息、水質(zhì)情況、水環(huán)境生態(tài)等信息，對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水域變化實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[7]。近年來(lái)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)快速發(fā)展，由于其成本低、靈活性高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于自然洪澇防汛監(jiān)測(cè)中。

2.2 在森林資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)傳統(tǒng)森林生物量的研究是先選取樣地，通過(guò)測(cè)量樣地內(nèi)林木的特征因子，建立相關(guān)模型，從而估計(jì)其生物量。但是，利用傳統(tǒng)方法需要大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并消耗大量人力、財(cái)力、物力，很難大范圍推廣。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)大面積同步觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)森林資源實(shí)現(xiàn)很好的監(jiān)測(cè)，目前主要采用衛(wèi)星遙感對(duì)森林葉片結(jié)構(gòu)波譜反演實(shí)現(xiàn)森林生物量監(jiān)測(cè)、通過(guò)健康植被近紅外段具強(qiáng)烈反射紅光波段具強(qiáng)烈吸收特征等判病蟲(chóng)害并對(duì)其防治、通過(guò)著火點(diǎn)在熱紅外波段具有高反射特征進(jìn)行森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)[8]。

2.3 在土地資源環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

土地資源是人類賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是不可再生資源之一。由于土地資源的開(kāi)發(fā)利用具有動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，所以調(diào)查國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地利用現(xiàn)狀、監(jiān)測(cè)土地的動(dòng)態(tài)變化是合理利用土地、保持良好的土地生態(tài)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。多時(shí)相衛(wèi)星及無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)由于具有時(shí)間分辨率高、數(shù)據(jù)獲取方便等特性，因此可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)期國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)土地利用類型空間分布特征判識(shí)進(jìn)行土地資源狀況對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)土地資源變化進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2.4 在地質(zhì)礦產(chǎn)資源監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

隨著高分辨率遙感衛(wèi)星的發(fā)展，遙感技術(shù)被利用于全國(guó)陸域礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境、礦山環(huán)境恢復(fù)治理、重點(diǎn)礦集區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境等動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為我國(guó)礦政管理、國(guó)土空間用途管制、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)可能存在著違法開(kāi)采現(xiàn)象，主要通過(guò)高分辨率衛(wèi)星遙感等可以快速、精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)違法礦山分布及開(kāi)發(fā)狀況，并對(duì)其破壞的環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，對(duì)礦山監(jiān)管提供幫助。

3 未來(lái)展望

隨著遙感影像分辨率不斷提升，高分辨率遙感數(shù)據(jù)保障及高精度圖像解譯技術(shù)亦將得一明顯提升。未來(lái)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)將是由航空、航天、地面觀測(cè)等一系列系統(tǒng)組成，通過(guò)與地理信息技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源環(huán)境的數(shù)字化管理。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)解譯，極大減少人為工作量?！疤煅邸奔夹g(shù)預(yù)期在未來(lái)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)得到更為廣泛的應(yīng)用，并對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供重要的支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

2017年10月18日，習(xí)近平同志在十九大報(bào)告中指出，堅(jiān)持人與自然和諧共生。必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策。國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)是我國(guó)生態(tài)保護(hù)政策中的重要一環(huán)，利用“天眼”不僅可以快速、準(zhǔn)確獲得國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)水資源、森林資源、土地資源、礦產(chǎn)資源的多方位監(jiān)測(cè)，對(duì)比多時(shí)期監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的全方位、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)政府部門(mén)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)治理提供數(shù)據(jù)支持，也是響應(yīng)國(guó)家“生態(tài)文明建設(shè)”政策號(hào)召的具體落實(shí)。

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