近日，中國科學院空天信息創新研究院（以下簡稱“空天院”）水環境遙感團隊解決了水體的定量化處理精度和海量數據批處理效率的科學難題，形成了以黑臭水體光譜識別模型和高分批處理技術為核心的業務體系，應用于全國23個省（直轄市、自治區）的64個地級及以上城市的黑臭水體篩查，支撐了生態環境部城市黑臭水體監管工作。
一般水體與黑臭水體光譜的區別（空天院供圖）
黑臭水體是水體污染的一種極端現象，是目前較為突出的環境問題，“十四五”水環境治理設定了基本消除城市黑臭水體的新目標。據介紹，水體面廣、量大，而黑臭水體具有隨季節反復的變化特征。傳統的篩查和監測方式需要人到達現場，而遙感技術可以大范圍、快速定位黑臭水體，節約時間和資源，還可以動態反映變化。因此，遙感技術作為一種大范圍的黑臭水體監測手段，相比傳統的地面監測手段具有低成本、覆蓋廣、速度快等優勢。
黑臭水體遙感的原理是什么？空天院副研究員申茜表示，衛星遙感就是遙遠感知，即通過天上衛星搭載的對電磁波敏感的儀器，在遠離目標和非接觸目標物體條件下探測目標地物，俗稱“天眼”。
“從圖上可以看到，一般水體和黑臭水體的顏色十分接近，很難用肉眼區分。然而，每種水體都有自己的“光譜指紋”，即反射率特征。遙感影像上之所以可以識別出黑臭水體，就是通過“光譜指紋”的細微差異進行識別。”申茜說。
水環境遙感團隊在水體反射率保真的前提下實現了批量自動化處理影像，完成黑臭水體篩查、治理過程監督和治理成效評估等全鏈條的深入研究。此外，該團隊自主研發了城市黑臭水體高分定量遙感專題產品生產系統，極大提高了篩查效率。例如，1人使用傳統方法篩查完北京建成區約2500平方公里，需要花費1年的時間，但使用該系統處理高分二號影像進行篩查，可以節省到15天。
2018～2020年，該團隊配合生態環境部、住房和城鄉建設部“城市黑臭水體整治專項行動”和生態環境部土壤生態環境司農村黑臭水體抽查工作，對地方上報名單進行核查。根據2019年收集到的水中氨氮含量、透明度、溶解氧等參數和現場感官判別結果，對該團隊提供的黑臭水體遙感篩查結果進行精度判斷。結果顯示，一共244個點位，識別正確點位192個，識別正確率為79%。因此，該團隊提供的黑臭水體遙感篩查結果基本可靠。
該團隊成果已在生態環境、水利、自然資源、住房和城鄉建設等多家部委單位開展業務化應用，并被納入國家監管業務體系。（高雅麗）
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