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按需牵引,遥感卫星应用走向饮用水源保护前线
新闻来源: 泰伯网    发布时间:2019-08-23

近日,湖南省以遥感卫星的自主创新监测分析方法保护饮用水水源保护区成果引人关注,通过该方法,提取饮用水水源保护区内养殖网箱结果精度可达90%以上。对饮用水水源地的保护,遥感卫星监控也因此从事后执法取证走向事前检测的保卫前线。


日前,湖南省第二测绘院承担的长江经济带监测(湖南)项目顺利通过验收。其中,备受关注的县级以上饮用水水源地保护区监测和水库围库监测两部分内容就属于该项目的特色监测。


饮用水水源监测需求牵引


2018年,自然资源部办公厅印发《关于下达2018年国家地理国情监测项目生产计划和任务书的通知》(自然资办发〔201812号),由四川测绘地理信息局牵头,长江经济带11个省市的测绘地理信息行政主管部门、国家测绘地理信息局重庆测绘院参与,共同承担完成“长江经济带监测项目”。


湖南省第二测绘院承担了长江经济带监测(湖南)项目。该项目负责人湖南省第二测绘院陈铸向泰伯网介绍,按照自然资源部“需求牵引,服务大局”的基本原则,为更好的对应湖南省实际情况和发展需要,项目组先后赴湖南省发改委、省水利厅、省河长办对长江经济带监测项目需求进行调研。


陈铸介绍,在2018年39日,国家环保部(现生态环境部)和水利部联合印发《全国集中式饮用水水源地环境保护专项行动方案》,要求利用两年时间,全面完成县级及以上城市地表水型集中式饮用水水源保护区“化、立、治”三项重点任务,努力实现“保”的目标。此外,湖南省还连续发布第3号、4号、5号总河长令,进一步强调湖南加强饮用水水源保护。


因此,项目组明确了做好长江经济带自然资源和生态环境的保护和修复中,湖南省的工作重点当属水域环境治理。通过座谈会,项目组了解到各部门的相关监测需求,最终确定了湖南“饮用水水源地保护区监测和水库围库监测”的特色监测内容。


创新监测分析方法,遥感卫星走向保护前线


据了解,饮用水水源保护区环境执法空间范围大,有的区域覆盖几十、上百甚至几千平方公里,而且多地处偏僻的山区或人烟稀少处,交通不便。同时,水源保护区域环境问题种类多样,如果采用传统地面调查手段来确定风险源名录及空间分布位置,工作量巨大且时效性较差,年度更新成本更高。


明确需求后,项目组开始技术研究。最终,陈铸等三名主要研发人员历时半年取得目前的成果:通过创新卫星遥感监测技术方法,将基于NDTI(归一化浑浊)指数识别养殖网箱模型。陈铸介绍,该方法是根据养殖网箱区域内浑浊水体与周边自然水体的光谱特征差异,对Sentinel-2遥感多光谱数据进行研究分析,提出的一种基于NDTI指数的养殖网箱识别提取模型。

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提取结果(红色范围是提取的养殖业网箱)/高分二号影像


为进一步验证NDTI指数提取模型的正确性与准确性,项目组研发过程中前往库区实地开展野外调查,调查结果显示,利用NDTI指数识别提取的养殖网箱与外业调查成果基本保持一致。项目组还利用同一时期的高分二号遥感影像数据结合外业调查对提取结果进行验证,发现该方法识别提取养殖网箱精度可达90%以上。


其实,遥感卫星影像数据在监测水体污染中早有应用,只不过以往遥感卫星影像是在水体污染后才能分析出,为监管部门留存污染证据,重在执法监督。陈铸指出,对目前湖南省划定的县级以上163处水源保护区的水域,卫星重访周期为5天左右。“也就是说,天气条件允许的情况下,每5天就能监测一次保护区水域是否存在网箱养殖。”这种方法相比高分二号遥感影像数据更高效快捷。


陈铸表示,因湖南省划定的水源保护区达163处之多,各水源保护区环境不同、情况复杂,因此该检测分析法对饮用水水源保护区监测养殖网箱比较具有普遍性,在全国范围内推广复制难度不大。


此外,该创新可以应用到各地饮用水水源地保护区专项整治行动以及环保督察“回头看”工作中,革新以往传统人工巡查方法,全面提升违法养殖网箱信息化、自动化监测水平,为生态环境保护工作提供科学有效的技术支撑。