卫星“千里眼”守护生态安全

卫星遥感影像中的江苏各地。

□ 本报记者 张宣 杨易臻

新年伊始，2024年黄海海域浒苔绿潮联防联控工作启动。江苏省地质调查研究院卫星中心（以下简称“卫星中心”）技术人员赶赴盐城、南通海域，进行浒苔防控区紫菜筏架监测。

从太空俯瞰地球沧海桑田的变幻，看万丈高楼在城市中平地而起……卫星遥感以人类看不到的广度和精度，在千里之外记录世界的时空变迁。在江苏省，卫星遥感技术已被广泛应用于耕地保护、灾害防治、执法监督、生态保护修复等领域。

卫星遥感技术如何为江苏的现代化治理能力提供科技支撑？记者对卫星中心进行了实地探访。

借助卫星“天眼”，科学防治浒苔

浒苔是一种繁殖能力、适应能力极强的大型海藻，一旦短时间内大量繁殖，对近海渔业和旅游业会造成恶劣影响。近年来，黄海海域在春夏季节都会暴发以浒苔为绝对优势种的大规模绿潮，2024年伊始，卫星中心主持的黄海海域浒苔绿潮联防联控工作已经启动。

每年的浒苔绿潮何时到来？浒苔的规模和分布如何？这些研究都需要每天大量的监测数据作为支撑。2019年以来，卫星中心开展了黄海海域浒苔绿潮常态化遥感监测，每天对黄海海域卫星影像进行仔细地梳理、解译，密切关注浒苔的身影。

卫星中心项目负责人屈帅介绍，“每年3月到9月，我们对浒苔的发生发展情况进行动态监测，每天对浒苔的发展趋势、面积分布进行记录，同时观测影响浒苔生长的海洋环境要素，如海温、风场等。每年10月到次年5月，我们对紫菜筏架养殖行为进行监测，控制养殖规模，规范养殖方式。”

“几年来，通过江苏的自主监测，我们积累了黄海海域浒苔的大量数据。在技术上，我们不仅建立了融合卫星、无人机、船舶监测多源数据的天—空—海三位一体监测模式，还探索了人工智能解译模型，提高了浒苔识别的工作效率。”屈帅表示。

2023年初以来，卫星中心全力保障浒苔防控工作所需的光学、雷达等多源卫星遥感数据，实现共享共用，积极参与部省联合会商，提升监测结果一致性。卫星中心成为自主常态化开展浒苔绿潮、马尾藻和赤潮等海洋生态灾害监测预警工作的重要技术力量。

遥瞰自然资源，守护绿水青山

科学“防浒”是卫星中心的重点工作之一，对江苏自然资源的情况摸底和变化监测，更是卫星遥感应用施展拳脚的“舞台”。江苏省有多少山、水、林、田、湖、草和海洋资源？在卫星中心，这些有关自然资源动态变化的信息，都转化为准确直观的数据。

“以前对自然资源的调查监测都是跋山涉水，人工勘测，十年左右开展一轮，花费数十亿元，费时又费力。现在借助卫星遥感技术，可以按需求、高效率、全天候获取相关信息，大大节省了人力、资金和时间成本。”卫星中心朱叶飞博士介绍。

2022年5月，卫星中心作为主要技术支撑单位申报的“江苏南水北调东线湖网地区山水林田湖草沙一体化保护和修复工程”入选国家“十四五”期间第二批“山水工程”，获中央财政奖补20亿元。两个月后，卫星中心申报的“江苏太湖流域水源涵养区历史遗留废弃矿山生态修复示范工程”再次入选国家级示范工程。以重大生态保护修复工程为契机，卫星中心构建了陆域生态监测评价预警体系，综合运用高精度卫星遥感、迅捷无人机、地面监测站点、移动测量等先进技术手段，整合构建“天—空—地—海”协同感知网络，为山水林田湖草沙一体化保护和修复提供智慧监管。

在自然资源管理中，运用卫星遥感监测技术，对一个行政区域的土地、森林等自然资源开发利用情况进行监测，被称为卫片执法。近年来，江苏全省新增违法用地呈快速下降趋势，这背后，卫星遥感技术发挥了重要作用。

“在同一地区，利用前后两个时点的卫星影像进行比对，就可以提取地表变化特征，直观反映地形地貌的变化。”卫星中心项目负责人苏一鸣介绍，我国国产卫星影像的分辨率主要是0.5米到2.5米级，地上的房屋、田块、湾塘、道路，乃至田里的塑料大棚、街道上的树木都清晰可见，在卫星影像上，非法占地、非法采矿行为一览无遗。

技术在云端，脚踏在实地

“我省的卫星遥感技术应用以实际需求为导向，为科学决策带来便利。”卫星中心王鹏博士表示。全天候、全要素的自然资源卫星数据获取能力，有力保障了自然资源调查监测、土地卫片执法、浒苔防控、国土空间生态保护修复、自然资源开发利用等工作。

卫星遥感应用的发展需要实现自然资源业务和技术创新的全面深度融合。“未来，我们将进一步发挥陆海卫星精细观测、即时监测、多维探测功能，推动卫星应用从静态调查向动态监测拓展，由数量观测向质量生态综合观测拓展，丰富对地观测要素，探索资源环境演变机理和国土空间的利用规律。”王鹏说。

如何最大化利用丰富的卫星数据资源，使其更好地贴近行业需求，服务社会，探索的脚步还在不断前进。2017年，高分辨率对地观测系统江苏数据与应用中心（以下简称“高分中心”）成立，位于南京的电科莱斯作为江苏中心的支撑单位以及南京中心的依托单位，持续开展遥感机理、成像模型、核心算法等高分基础研究以及技术研发，面向各级政府和社会提供遥感信息服务，打通高分遥感应用的“最后一公里”。

高分中心副主任彭向阳介绍，高分中心面向现代化社会综合治理需求，围绕“遥感+应用”的服务模式，为各行业提供高精度、多维度、大范围、高频次的遥感监测服务和面向业务需求的一站式整体解决方案。目前，在智慧城市、智慧交通、综合应急、生态环境等业务领域都有着广泛应用。“面向江苏省，中心则主要围绕长江生态大保护、长三角区域一体化协同发展、生态环境联防联治等开展遥感应用。”

彭向阳介绍，面向生态、交通、应急等领域，高分中心提供了周期性遥感监测服务。在南京市鼓楼区、建邺区及宿迁市等地，开展常态化应用服务，通过调用亚米级高分遥感卫星，实现至少一月一次的周期性动态监测，智能识别施工、堆场及裸露地面等扬尘源空间位置和边界范围。同时，结合城市规划基础地理信息数据，系统能够全面掌握监测范围内的裸土扬尘源整体情况，从而为生态环境等相关部门制定大气污染治理措施提供数据支持。

卫星遥感的应用前景在不断超越我们的想象。近年来，高分中心还打造了遥感综合服务平台产品，在扬州市经开区已投入使用。通过遥感影像、倾斜摄影、三维模型、物联数据等时空大数据的分析、管理，形成二三维一体可视化的基础平台，为智慧招商、楼宇经济、综合运营管理平台等应用提供建模支撑，为城市精细化管理提供技术支持。

“近年来，卫星数据资源极大丰富、算力资源显著提升、人工智能算法精度显著提高，解决了遥感要素提取规模化的问题。遥感数据在不同领域的应用更加便捷和可行，成为了地球观测和资源管理的有效工具。”彭向阳表示，随着遥感影像空间、时间以及光谱分辨率的不断提高，如何融合多源数据，进一步挖掘数据潜在价值，也成为未来迫切需要解决的难题。

“未来，卫星遥感技术可以从行业需求出发，融合卫星、无人机、视频监控等多源探测技术手段和数据，以提高效率、降低成本、提升能力为出发点，逐步融入行业业务，提升行业管理水平和管理效能。”彭向阳表示，另外，拥抱人工智能趋势，在AI的基础上融合探测目标特性、辐射传输过程以及定量化探测、反演处理方法等相关知识，形成更精准的行业服务能力。