天天熱訊:王大成：為環(huán)境“看病”的遙感人

如兒時所愿，王大成當(dāng)上了“醫(yī)生”。不同的是，他在給環(huán)境“治病”，遙感技術(shù)就是他的“診斷儀”和“聽診器”。

面對全球氣候變暖這一重大挑戰(zhàn)，如何利用遙感技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測大氣環(huán)境，為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)“摸清家底”，是中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院國家遙感應(yīng)用工程技術(shù)研究中心、智慧城市工程部部長王大成近年來一直在做的事情。

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王大成 受訪者供圖

為“雙碳”摸清家底

“人在做，天在看。這不是迷信，是科學(xué)，天就是我們頭頂?shù)男l(wèi)星?！?/p>

在中國科學(xué)院新技術(shù)基地的國家遙感應(yīng)用工程技術(shù)研究中心科普走廊，陳設(shè)著幾塊大屏幕，王大成盯著屏幕上密密麻麻的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，不由得感慨道。

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵一環(huán)就是對全球溫室氣體排放監(jiān)測的精準(zhǔn)量化，而衛(wèi)星遙感已成為重要的監(jiān)測大氣參數(shù)和組成變化的探測手段。

王大成告訴記者，大氣中的二氧化碳?xì)怏w濃度分布很不均勻，如云霧般不斷變化和漂移，具有明顯的不確定性。而遙感技術(shù)可以瞬間獲取大面積區(qū)域地表和大氣的綜合定性信息，從而快速、連續(xù)地獲得其重點(diǎn)研究區(qū)域與全球時空分布和變化特性，避免地面站點(diǎn)的點(diǎn)源監(jiān)測缺陷。

通過這些衛(wèi)星數(shù)據(jù)，不僅能算出二氧化碳和其他溫室氣體的精準(zhǔn)排放數(shù)據(jù)，還能監(jiān)測氣體的空間范圍，預(yù)測未來走向，“繞地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星就像把我們的眼睛，延伸到了太空?！蓖醮蟪烧f。

 2021年7月，全國碳排放權(quán)交易市場正式啟動，為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了碳排放權(quán)交易的市場化平臺，同時對精準(zhǔn)反映“碳源”和“碳匯”數(shù)量提出了更高的要求。

王大成介紹說，衛(wèi)星遙感技術(shù)除了能在“碳源”方面發(fā)揮優(yōu)勢，在“碳匯”方面，還可以通過將生態(tài)遙感參數(shù)計(jì)算并轉(zhuǎn)換為實(shí)際的森林、草原、濕地和海洋等固態(tài)能力和經(jīng)濟(jì)價值，為未來碳交易市場提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

“與主要依賴于地面觀測、野外調(diào)查、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析、大氣和生態(tài)系統(tǒng)模型模擬等方法的傳統(tǒng)監(jiān)測手段相比，空間遙感技術(shù)具有看得見、查得準(zhǔn)、厘得清等優(yōu)勢?！蓖醮蟪烧f。

截至目前，中科院空天信息創(chuàng)新研究院針對“雙碳”監(jiān)測已參與發(fā)射了多顆衛(wèi)星，并基于國家遙感應(yīng)用工程技術(shù)研究中心先進(jìn)的衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)，結(jié)合無人機(jī)重點(diǎn)監(jiān)控、與高點(diǎn)監(jiān)測等進(jìn)行深度覆蓋，構(gòu)建了國家—省—市—區(qū)/縣—園區(qū)—企業(yè)的空天地一體化生態(tài)碳匯智能監(jiān)測平臺。

但他也指出，目前我國缺少完善的“碳達(dá)峰”“碳中和”標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)監(jiān)測評價體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要完善碳排放數(shù)據(jù)管理和發(fā)布制度，建設(shè)與國際標(biāo)準(zhǔn)銜接、互認(rèn)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量體系。

為此，王大成團(tuán)隊(duì)聯(lián)合業(yè)內(nèi)包括央企、高校和研究所的行業(yè)制定了8套關(guān)于衛(wèi)星監(jiān)測二氧化碳和碳源的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，作為指導(dǎo)衛(wèi)星技術(shù)監(jiān)測雙碳的行為規(guī)范，其中已發(fā)布公示的三套標(biāo)準(zhǔn)引起行業(yè)的高度關(guān)注。

為地方經(jīng)濟(jì)服務(wù)

“科學(xué)工作一定要服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。”在王大成團(tuán)隊(duì)的探索下，北京市大興區(qū)裸地?fù)P塵治理的頑疾也得到了有效解決。

裸地?fù)P塵是城市大氣污染治理的重點(diǎn)，也是大興區(qū)苦不堪言的難點(diǎn)。尤其是2020年初，隨著拆遷遺留裸地、機(jī)場區(qū)域裸地、農(nóng)田裸地等問題愈發(fā)嚴(yán)重，大興區(qū)鎮(zhèn)域裸地面積一度達(dá)到17平方公里，占鎮(zhèn)域面積將近20%。

如此大面積的裸地監(jiān)測治理，卻一度完全依靠人工監(jiān)測，不僅造成巨大的人力物力成本，還常常面臨監(jiān)測有誤的尷尬。

2020年3月，大興區(qū)下定決心依靠科技力量整治裸地?fù)P塵，并與中科院空天信息創(chuàng)新研究院全面啟動了“地面裸土動態(tài)遙感監(jiān)測”項(xiàng)目，全面監(jiān)測大興區(qū)下轄的20多個鎮(zhèn)街，1036平方公里。

為此，王大成團(tuán)隊(duì)運(yùn)用先進(jìn)的遙感空間信息提取技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航高精度定位技術(shù)，建立了以衛(wèi)星遙感為主、地面調(diào)查為輔的裸土動態(tài)遙感監(jiān)測服務(wù)技術(shù)體系，建立了裸土數(shù)字化臺賬，對大興區(qū)裸土的分布、變化的月度、季度、年度進(jìn)行遙感監(jiān)測。

為了更精細(xì)地整治裸土，他們將裸地圖斑分成10000多塊，并建立圖斑終身制，每個裸地都有終身專屬編號，以保障裸地整治全過程都可溯源。

此外，他們還將大興區(qū)裸地轄區(qū)細(xì)分出22個鎮(zhèn)街行政網(wǎng)格，每個月都會進(jìn)行一遍“全身掃描”，并出具月度監(jiān)測報(bào)告和對應(yīng)的裸土治理效果評估專報(bào)供政府部門決策參考。

“我們的監(jiān)測精度可以達(dá)到0.8米乘以0.8米，大概地磚大小的裸地?！蓖醮蟪烧f。

很快，他們就為大興區(qū)裸地交出了亮眼的成績單——治理率高達(dá)70.85%。但王大成并未因此滿足，他希望進(jìn)一步降低人工消耗，提高監(jiān)管準(zhǔn)確率。

在治理過程中，王大成發(fā)現(xiàn)，由于衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)與治理之間的時間差等原因，有些已治理的裸土可能被誤判為未治理，不僅需要人工重新現(xiàn)場核定，還可能開出錯誤的“罰單”。

為此，王大成又研發(fā)了裸土治理可移動設(shè)備，只要將治理后的圖片拍照上傳即可，不但降低了判定錯誤率，還極大地減輕了工作人員的核定負(fù)擔(dān)。

除此之外，他們還利用衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，建立了數(shù)據(jù)算法和數(shù)據(jù)庫，而這些并不是項(xiàng)目合同里的內(nèi)容?！拔覀儧]花完的錢，就會想著哪些地方可以再創(chuàng)造些價值。”王大成說。

目前，王大成團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與大興區(qū)環(huán)保局、昌平區(qū)環(huán)保局、邯鄲市叢臺區(qū)政府和海南省南繁管理局等單位簽署服務(wù)合同，合同額已經(jīng)超千萬。

為環(huán)境“看病”

當(dāng)醫(yī)生，一直是王大成的夢想。

受從醫(yī)父母的影響，王大成兒時連過家家都在扮演醫(yī)生，但有些怕血的他在高考選擇專業(yè)時卻犯了難。

“如果不能給人看病，那就給生態(tài)和環(huán)境看病吧?！本瓦@樣，王大成將“醫(yī)生”夢的種子，埋進(jìn)了更重要的“土壤”里。

2011年，剛剛29歲的他還在北京大學(xué)遙感所作博士后，受北京市委組織部的委派，王大成掛職長陽，成為當(dāng)時北京市最年輕的科技副縣長。

之后的7年里，王大成將遙感技術(shù)融入到城市管理中，在長陽鎮(zhèn)建設(shè)了智慧長陽公共資源運(yùn)營中心和良鄉(xiāng)高教園大數(shù)據(jù)營運(yùn)中心，提供跨系統(tǒng)、跨部門的數(shù)據(jù)資源整合及服務(wù)，并且開展了智慧養(yǎng)老、智慧社區(qū)等應(yīng)用。

這支在王大成帶領(lǐng)下打造天空地一體化綜合應(yīng)用解決方案的團(tuán)隊(duì)，還獲得2017年北京科協(xié)頒發(fā)的“第二屆T100新技術(shù) 新產(chǎn)品創(chuàng)新力行動”十強(qiáng)和2022年中科院科技創(chuàng)新發(fā)展中心“概念驗(yàn)證計(jì)劃”支持項(xiàng)目，他主持的“高分辨率遙感衛(wèi)星的環(huán)境因子高效精準(zhǔn)監(jiān)測”也在該平臺上獲得一致好評。

“我國的遙感技術(shù)還沒有充分發(fā)揮價值。”站在老一輩科學(xué)家的肩上，王大成一直在思考如何幫助更多領(lǐng)域解決真正的實(shí)際問題。

除了環(huán)境污染監(jiān)測和智慧城市建設(shè)，王大成團(tuán)隊(duì)還利用衛(wèi)星遙感影像和數(shù)據(jù)，回溯地貌特征，協(xié)助破獲了十三陵文物盜竊案。

2022年9月，為了更好地將科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，王大成團(tuán)隊(duì)參加了由中科院科技創(chuàng)新發(fā)展中心與中關(guān)村科學(xué)城管委會聯(lián)合發(fā)起的“CAS 概念驗(yàn)證計(jì)劃”，并在計(jì)劃實(shí)施方中科智匯工場的幫助下注冊了公司，“無論是從公司注冊，還是政府、市場、平臺等資源的供給，他們都非常熱心，還常常在深夜幫我解答各種問題?！蓖醮蟪蓪Υ诵膽迅屑ぁ?/p>

提及未來，王大成希望利用遙感的獨(dú)特優(yōu)勢，主要使用國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)從宏觀上實(shí)現(xiàn)“一把尺子量全球”，做到區(qū)域環(huán)境的精準(zhǔn)“望聞問切”，為國際碳排放提供可審計(jì)可追溯的真實(shí)客觀數(shù)據(jù)，使我國掌握氣候協(xié)商主動權(quán)，建設(shè)性參與全球環(huán)境可持續(xù)治理。