1、 行业现状

生态文明建设是新时代中国特色社会主义发展战略的重要组成部分。党中央、国务院高度重视生态文明建设，先后出台了一系列重大决策部署，推动生态文明建设。当前，我国部分区域、流域、海域生态环境问题依然突出，环境质量改善关键技术研发和成套技术研发仍然不足，包括：(1)在区域部分自然生态空间遭受挤占、生态退化严重的形势下以及空间复合渗透的绿色城市化过程中，生态保护与修复创新性和实用性技术需要进一步研发，城市下垫面与人居环境的气候生态分析针对性不强，人为、气象贡献区分厘定不清，需要更加关注人群健康和生态环境风险防控;(2)针对主要污染物削减、重要污染源管控、区域联防联控等方面，细颗粒物与臭氧污染协同治理关键技术自主研发能力仍然不足，需要建立大气环境管理全过程综合评估与重污染防控支撑技术体系;(3)在流域区域尺度上，应坚持水环境、水资源、水生态“三水”融合，支撑河湖水环境质量改善的流域监测及调配体系需要进一步加强;(4)针对海洋生态环境监测、典型海岛、海湾及海域的保护治理体系需要构建，亟需提供陆海统筹一体的生态安全与容量承载力影响评估预警服务。

上海市生态遥感和卫星遥感中心按照“山水林田湖草气土城”生命共同体的理念，围绕生态环境“现状监测—质量评估—预测预警—决策支持”技术，加强生态环境“状况-功能-效应”三位一体的基础理论、关键技术、指标体系、量值溯源归因、数据集成与决策支持研究，构建生态环境监测与风险预警体系，为地方政府和行业部门全面及时地掌握生态保护与修复措施及气象气候条件变化带来的生态成效与存在的问题,以便滚动调整生态工程实施方案、保障实施效果,并使后续生态环境治理具有科学性和空间针对性提供全链条支撑。

2、 关键技术

 

图1. 基于遥感的生态环境监测预警技术

(1) 区域土地覆被/土地利用遥感全要素精确识别分类技术

发展中高分辨率遥感下垫面类型分类和参数反演算法，以及海量数据高性能处理框架，研制区域陆面动态特征数据集，为生态监测评估与环境效应模拟生产高精度、高质量的地表特征产品。包括土地覆盖/土地利用类型样本库、遥感下垫面随机森林集成学习算法、基于光谱斜率差异的下垫面变化检测算法、融合物候特征的季节图谱提取、土地覆被/利用类型数据时空分析和验核校正。

(2) 绿色生态空间与人居热环境效应动态评估预警技术

基于中高分辨率卫星资料，结合航片等相关信息，建立区域适分辨率植被生态空间数据集，分析绿地时空格局演变。基于卫星热红外遥感数据，结合地面同步观测验证，建立本地化地表温度遥感反演算法，监测一体化示范区近地层温度变化，同时构建人居热环境遥感诊断指标体系，评估一体化示范区热环境程度。探究绿色生态空间与地表热环境演变的时空联系，评估绿色空间生态调控绩效，并开展气候变化与城市未来发展情景下的热环境变化趋势模拟，进行过程-空间联动的热环境生态风险预测预警。

(3) 综合遥感、高分辨率数值模式的大气污染监测预警技术

基于MODIS 3km、葵花8卫星遥感表征大气污染程度的气溶胶光学厚度(AOD)数据和MERRA-2资料，研究一体化示范区AOD的分布特征及季节差异，分析总AOD及各种气溶胶成分(包括黑碳、沙尘、有机碳、硫酸盐、海盐等)光学厚度的长期变化特征以及各成分消光占总消光的比例，探明区域大气环境变化及污染状态。基于国际先进的大气成分卫星遥感观测结果，结合传统清单，研制区域融合卫星数据的多源排放清单。利用高分辨率区域数值预报模式对天气过程的良好掌握，结合先进的CMAQ大气环境模式和反演清单，构建天气-环境一体化空气质量预报系统，提升对NO2、O3和PM2.5等主要污染物的预报能力。

(4) 多源数据的重点湖泊水环境遥感监测预警技术

综合应用中高分辨率多光谱卫星遥感数据集(Landsat、哨兵、环境系列卫星、高分系列卫星等)，结合水体指数反演算法、统计模型和神经网络等技术，开展主要湖泊的水体面积动态监测和水污染(如蓝藻水华、叶绿素a、悬浮物浓度等)遥感反演技术的研究，在空间尺度上对重点湖泊的水环境监测实现全覆盖，以及在时间尺度上连续且稳定地分析评估区域水资源和水污染的时空动态变化，集成地基观测数据和气象条件、污染本底等多方面的信息，实现综合治理水环境污染监测预警。

(5) 植被生态绩效气象与人为贡献率评价技术

基于遥感信息的植被净初级生产力、植被覆盖度及其地理分布的反演;基于气象条件的潜在植被净初级生产力、潜在植被覆盖度模拟计算;基于遥感信息与气象条件实际与潜在植被生态质量计算;植被生态质量变化的气象贡献率与人为因素贡献率(绝对贡献率、趋势贡献率、变化贡献率)计算，可进行任意评估区域不同时段生态文明建设绩效的评价以及专题分析。

(6) 生态气候承载力评估技术

通过对气候、遥感及社会经济统计数据的综合运用，识别并构建一套能够反映区域生态环境特征及其空间分异性的生态系统气候承载力评价指标体系，进而构建生态气候承载力综合评估模型，探讨气候生态承载力的空间格局、相对水平与关键影响因子，解析、甄别目前存在的承载力短板问题，为生态可持续发展提出对策建议。

(7) 城市群气候生态环境综合评估技术

基于地面观测和卫星遥感反演的区域气候、生态环境资料，建立适合我国城市群的、与天气、气候相关的生态环境评估指标(如植被覆盖指数、降水蒸散指数、地表温度指数、环境舒适指数、污染扩散指数等)和评估技术方法，分析区域气候生态环境的时空演变特征和风险适应，从而为区域气候生态环境评估和生态文明建设气象保障服务提供科学依据。

3、 成果证明

基于Linux环境的数值模式土地利用分类系统 v1.0 2019SR0826390

基于随机森林的土地利用分类系统 v1.0 2019SR0789210

Landsat遥感影像云检测软件V1.0 2020SR0406780

Sentinel遥感影像云检测软件V1.0 2020SR0409645

4、 已有基础

(1)计算资源：拥有高性能集群6套，超过1万3千核心，计算能力约500万亿次，超过2.2PB的海量存储系统。

 

高性能集群

(2)卫星接收设备：风云三号气象卫星接收装置、风云四号科研实验卫星HRIT数据接收装置、葵花8号卫星接收装置、X/L极轨卫星接收系统(可选择或拼图)

 

葵花-8

风云4

风云3