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解決方案概述

圍繞生態優先、綠色發展的建設理念,充分利用遙感技術、物聯網技術、云服務技術以及多源數據的融合技術等,開展基于遙感、氣象、地面監測等多源數據的大數據監測與融合能力建設,搭建環境遙感監測信息化服務平臺,并形成各環境要素統籌、標準規范統一、天空地一體、上下協同、信息共享的生態環境遙感監測信息化服務體系,為環境趨勢預警、環境變化監測、環境靶向性治理與效果評估等提供全方位數據及平臺支持,實現環境監測能力與生態文明建設相統一的協同發展。

通過對氣象衛星、高分遙感衛星、地面監測等多源數據的獲取和處理,定期對大氣環境、水環境、土壤環境和生態環境等狀況進行持續性監測,分析提取生產各類專題產品,為環境執法與治理提供數據支持。

生態環境解決方案總體框架圖
監測服務能力

大氣環境監測主要基于衛星遙感、航空遙感、激光雷達、地面監測等多源數據,以遙感反演模型、混合效應模型以及WRF-CHEM、WRF-CMAQ、RegAEMS等模式為基礎,開展大氣環境相關指標的遙感反演、污染預報、污染過程分析以及污染溯源等分析和服務。

大氣環境預報預警產品服務

以氣象衛星數據、地面氣象監測數據、污染物濃度數據等為基礎,結合模式分析方法等模型算法,進行大氣環境預報預警。

衛星氣象云圖

提供葵花系列、風云系列等衛星的氣象云圖產品,利用衛星云圖可以識別不同的天氣系統,確定它們的位置,估計其強度和發展趨勢,為天氣分析和天氣預報提供依據。

氣象云圖
PM顆粒物質量濃度污染預報

以葵花8號、風云衛星數據為基礎,結合地面監測PM顆粒物濃度數據,利用WRF/CMAQ模式分析方法,對區域內大氣PM顆粒物濃度的變化趨勢進行分析,并輸出未來3天區域的PM2.5/PM10等大氣污染分析預報產品服務。并對顆粒物質量濃度超標的重污染區域進行不同級別的預警服務。

大氣污染預報產品(PM顆粒物濃度預報)

污染遙感監測產品服務

以葵花8號、MODIS、風云、Npp衛星遙感數據為基礎,以地面監測數據、無人機航空遙感數據、激光雷達數據為輔助,充分利用不同數據在時間、空間分辨率的優勢,基于反演模型、地面監測效應驗證及多源數據融合等方式,實現氣溶膠、PM顆粒物、火點、污染氣體等產品的反演和生產。以區域大氣污染物濃度產品為基礎,利用大數據分析技術,實現區域內污染熱點網格產品生產。

氣溶膠監測產品

基于葵花8號、MODIS等數據源進行反演,可提供每天多次的氣溶膠光學厚度產品。

氣溶膠監測專題產品
PM顆粒物濃度監測產品

綜合利用葵花8號、MODIS等衛星數據,建立AOD-PM2.5/PM10關系模型,結合地基監測數據、氣象數據等進行PM2.5/PM10反演,形成PM2.5/PM10近地面顆粒物質量濃度分布產品。應急模式下,可提供每天多次的PM顆粒物濃度監測產品服務。

PM2.5顆粒物濃度分布專題產品
沙塵濃度分布監測產品

利用風云、葵花8號探測通道對大氣沙塵、不同云系、不同地表的響應靈敏性,將多個通道的探測數據組合判識,將沙塵信息從遙感數據中分離出來,實現沙塵強度監測,可輔助相關部門針對大氣環境質量、農業生產、日常工作生活等方面進行預警。

沙塵分布專題產品
大氣污染熱點網格監測產品

為快速識別污染物高排放區,將監測區域劃分成1公里×1公里網格。根據葵花8號、MODIS等衛星遙感、地基監測、氣象觀測等各類數據進行反演,利用認知計算技術和大數據分析,實現對各個網格的PM2.5、PM10等污染物濃度的計算,對污染物濃度超過一定閾值的網格區域設定為“熱點”網格,生成區域大氣污染“熱點”分布圖,環保部門可將“熱點”網格區域作為重點督查區域,進行各類污染企業的執法檢查。

大氣污染熱點網格分布專題產品
污染氣體濃度分布監測產品

基于Aura-OMI、Terra-MOPITT、NPP-OMPS等遙感數據,針對不同的污染氣體,采用BRD、差分吸收光譜(DOAS)等不同算法模型,結合冰雪氣候數據、污染氣體吸收光譜數據、垂直廓線以及云頂高度、等效輻射云量等數據進行反演,實現對SO2、NO2、O3、CO等污染氣體的有效監測。

No2濃度分布專題產品
火點遙感監測產品

利用葵花8號、MODIS、風云系列等衛星數據,通過提取衛星中紅外和熱紅外兩個波段的表觀輻射亮度,并進行相關計算反演,結合土地利用類型圖、真彩圖,剔除林火、草原火、燃煤電廠、噪聲火點等其他熱點,保留由秸稈焚燒的熱點。

火點監測專題產品
建筑裸地分布監測產品

基于GF1、GF2、ZY3等高分衛星影像數據,實現施工建筑裸地的解譯提取,并結合無人機,輔助執法人員對無防塵措施的施工現場進行檢查,有效控制揚塵。

建筑裸地分布監測專題產品

重污染過程分析服務

以污染遙感監測產品、衛星遙感、無人機航空遙感、地面監測數據、激光雷達、氣象條件數據、污染源分布數據、排污許可數據等多源數據為基礎,利用大數據時空分析技術,綜合分析區域內的大氣重污染過程,包括區域內的大氣污染物濃度變化、污染物擴散趨勢、污染物疑似來源等。

重污染過程分析專題產品

污染物溯源服務

以重污染過程分析為基礎,對于區域內部污染排放引起的重污染情況,結合區域基礎地理信息數據、土地利用數據、污染源分布數據、氣象數據、地形地貌數據、排污許可數據、激光雷達數據、航空影像數據等融合疊加分析。獲取區域內污染變化趨勢以及污染物貢獻度信息,判斷疑似污染輸出區;結合污染源分布及限排信息等,生產并輸出疑似污染源限停偷排分布產品。

生態環境遙感監測服務能力主要從生態系統服務功能(水土保持、水源涵養、防風固沙)、生態系統構成、生態系統格局變化、生境質量、生態系統質量、人類活動變化和專題分析等方面體現。這些監測服務能力可以應用在重點生態功能區、國家和地級自然保護區以及重點濕地監測這些領域。

生態功能區監測服務

水土保持監測服務

利用GIS綜合空間分析、RUSLE模型、InVEST模型等方法,進行水土保持監測評估和水土保持變化的分析,提供土壤侵蝕監測、土壤保持量監測、水源涵養監測、防風固沙監測等產品

水土保持監測專題產品

生態系統監測服務

生態系統監測主要是對生態系統構成、生態系統格局、生境質量等進行監測和服務,用于支持區域生態系統的評估和治理。

生態系統構成監測服務

基于高分等衛星數據進行計算反演,提供生態系統類型與分布監測、生態系統構成與比例變化監測等服務產品,包括森林生態系統、草地生態系統、濕地生態系統、農田生態系統、荒漠生態系統和城市生態系統。

生態系統結構監測分布圖
生態系統格局監測服務

通過斑塊數、平均斑塊面積、邊界密度、聚集度指數等指標進行生態系統格局評估分析,實現不同生態系統類型生態景觀指數的評價,掌握監測年生態系統類型的空間分布及面積比例情況。

生境質量監測服務

基于生境質量監測的算法模型,自動制作監測區域保護動植物分布產品,并通過相應參數疊置制作自然保護區生境質量分析產品,提供產品空間分析,對保護區的生境情況進行量化,自動生成保護區生境質量分析報告。

生境敏感性分析圖
生態系統質量監測服務

基于衛星數據進行計算反演,生產生物量、植被覆蓋度、葉面積指數、凈初級生產力等生態系統質量相關指標產品,提供自然保護區生態系統質量監測服務產品。

生態系統質量空間變化分布圖

人類活動變化監測服務

利用高分辨率的衛星遙感數據,監測人類活動狀況和變化特征。人類活動類型主要包括:建筑用地、水電站、工礦用地、人工池塘、農業用地、居民點、道路和其它人工設施等。

新增居民點變化前后對比

專題分析服務

通過自動獲取衛星影像原始數據,下載并自動完成數據預處理工作,生成監測區域的基本影像地圖,參考因子地圖等相關基礎數據專題圖,并基于基礎數據進行專題分析服務。

基礎因子專題分析產品

自然水體中的水分子、浮游植物、泥沙等物質的吸收和散射效應使水體在某特定波段的反射光譜出現峰值或谷值的現象,是遙感定量估測水體水質的科學基礎。可以利用多源遙感數據為數據源,結合地面監測數據和終端采集數據,分析不同水體中對特定波段的吸收和散射效應的對應關系,構建反演模型,實現水體中水質指標的反演。

基于高分遙感數據、多光譜數據等,結合地面監測數據、氣象數據、水文數據、土地利用數據和地形地貌數據等,實現水環境水質、水資源水量等的業務化監測、分析。

水質監測服務能力

以高分系列、環境系列等衛星影像數據為基礎,利用可見光/近紅外衛星多光譜遙感數據,基于水質反演技術,實現對水體重葉綠素、懸浮物、濁度、黑臭水體等監測指標提取。

水體水質指標監測產品

水體水質指標監測產品主要包括水體懸浮物、水體葉綠素、水體濁度等監測產品。

水體水質遙感監測專題產品
黑臭水體監測產品

以GF-2影像數據為主,輔以ZY3、GF1、Worldview等數據,采用人機交互解譯方試,結合黑臭水體參數遙感定量反演模型,提取黑臭水體位置及等級信息,實現黑臭水體監測產品生產。

黑臭水體遙感監測專題產品

水量監測服務能力

水量監測主要是區域內水體分布及區域水體洪澇、干旱等場景的監測服務。以高分衛星、雷達數據為基礎,結合地面監測數據、氣象數據、降水量數據、地形地貌數據、水文數據、土地利用數據等,利用水體在不同波段上的敏感性反映,實現對水體的快速提取;實現水量的變化監測和干旱指數的反演提取。

水體分布遙感監測產品

以高分衛星、雷達數據為基礎,基于水體指數反演模型,利用不同區域水體直方圖統計獲取不同區域水體提取閾值自動設定,實現水體自動提取,生產并輸出水體分布監測產品。

水體分布遙感監測產品
水量監測預警服務

以高分衛星數據、雷達遙感數據為基礎,利用水體干旱指數反演模型,結合地面監測數據、氣象數據、降水數據、土地利用數據、水文數據、地形地貌數據等,對區域內水體分布數據持續監測提取、分析,獲取區域內水體干旱監測產品。并根據干旱等級進行預警服務。

干旱遙感監測專題產品

利用高分衛星、環境衛星等遙感數據,降水數據、水文數據、土地利用數據、地形地貌數據等,獲取區域通過對區域水體水量的提取成果,疊加區域土地利用數據,實現對水量淹沒區及水深等監測、預警。

水深監測產品示意圖
典型案例
序號 項目名稱 最終用戶
1 大氣污染熱點網格遙感監控項目 石家莊市生態環境局
2 廣西大氣環境遙感監測平臺服務采購項目 廣西壯族自治區生態環境廳
3 海淀區2019年大氣污染治理環保管家 海淀區生態環境局
4 廣東省生態遙感監測中心(一期)建設項目 廣東生態環境監測中心
5 國家生態保護紅線監管平臺項目信息系統--數據處理與加工項目 環境保護部衛星環境應用中心
6 遼寧省水體植被及酸雨降塵評估系統 中國氣象局沈陽大氣環境研究所
7 山洪地質災害防治氣象保障工程2018年高分辨率對地觀測衛星省級遙感應用能力建設 內蒙古自治區生態與農業氣象中心
8 生態環境質量監測和污染源監控數據平臺建設公開招標--數據共享與發布系統 河北省環境信息中心
9 河北省生態氣象綜合監測評估系統采購項目 河北省氣象科學研究所
10 中國環境監測總站外網門戶升級改造采購項目 中國環境監測總站
11 礦山地質環境動態遙感監測數據管理平臺 內蒙古自治區地質環境監測院
12 寧夏環保廳遙感及制圖軟件采購項目 寧夏回族自治區環境監測中心站
13 環境遙感監測支撐能力建設采購項目-外網網站升級改造 環境保護部衛星環境應用中心
14 環境保護部衛星環境應用中心對外數據服務系統維修服務 環境保護部衛星環境應用中心
15 青海生態環境數據庫建設 青海省氣象科學研究所
16 生態環境遙感業務產品自動制作發布系統 青海省氣象科學研究所
17 遼寧遙感監測系統開發項目 遼寧省環境監測實驗中心
18 2014年環境監測綜合管理與信息發布項目 環境保護部衛星環境應用中心
19 空間數字數據管理與服務發布模塊開發 環境保護部衛星環境應用中心
20 全國生態環境調查與評估系統平臺項目工作網站系統建設 環境保護部衛星環境應用中心
21 生態十年系統平臺統計制圖與共享服務系統 環境保護部衛星環境應用中心
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