天天熱訊:王大成：為環(huán)境“看病”的遙感人

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

面對全球氣候變暖這一重大挑戰(zhàn)，如何利用遙感技術精準監(jiān)測大氣環(huán)境，為“雙碳”目標的實現(xiàn)“摸清家底”，是中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院國家遙感應用工程技術研究中心、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，天就是我們頭頂?shù)男l(wèi)星?！?/p>

在中國科學院新技術基地的國家遙感應用工程技術研究中心科普走廊，陳設著幾塊大屏幕，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。

實現(xiàn)“雙碳”目標是一項復雜的系統(tǒng)工程，關鍵一環(huán)就是對全球溫室氣體排放監(jiān)測的精準量化，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，大氣中的二氧化碳氣體濃度分布很不均勻，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)地獲得其重點研究區(qū)域與全球時空分布和變化特性，避免地面站點的點源監(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排放數(shù)據(jù)，還能監(jiān)測氣體的空間范圍，預測未來走向，“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，全國碳排放權交易市場正式啟動，為我國實現(xiàn)“雙碳”目標提供了碳排放權交易的市場化平臺，同時對精準反映“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)計算并轉換為實際的森林、草原、濕地和海洋等固態(tài)能力和經(jīng)濟價值，為未來碳交易市場提供強大的數(shù)據(jù)支撐。

“與主要依賴于地面觀測、野外調查、統(tǒng)計數(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，空間遙感技術具有看得見、查得準、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，并基于國家遙感應用工程技術研究中心先進的衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術，結合無人機重點監(jiān)控、與高點監(jiān)測等進行深度覆蓋，構建了國家—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“碳達峰”“碳中和”標準計量和統(tǒng)計監(jiān)測評價體系、技術標準，需要完善碳排放數(shù)據(jù)管理和發(fā)布制度，建設與國際標準銜接、互認的數(shù)據(jù)標準質量體系。

為此，王大成團隊聯(lián)合業(yè)內包括央企、高校和研究所的行業(yè)制定了8套關于衛(wèi)星監(jiān)測二氧化碳和碳源的團體標準，作為指導衛(wèi)星技術監(jiān)測雙碳的行為規(guī)范，其中已發(fā)布公示的三套標準引起行業(yè)的高度關注。

為地方經(jīng)濟服務

“科學工作一定要服務地方經(jīng)濟?！痹谕醮蟪蓤F隊的探索下，北京市大興區(qū)裸地揚塵治理的頑疾也得到了有效解決。

裸地揚塵是城市大氣污染治理的重點，也是大興區(qū)苦不堪言的難點。尤其是2020年初，隨著拆遷遺留裸地、機場區(qū)域裸地、農田裸地等問題愈發(fā)嚴重，大興區(qū)鎮(zhèn)域裸地面積一度達到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揚塵，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，王大成團隊運用先進的遙感空間信息提取技術和衛(wèi)星導航高精度定位技術，建立了以衛(wèi)星遙感為主、地面調查為輔的裸土動態(tài)遙感監(jiān)測服務技術體系，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、年度進行遙感監(jiān)測。

為了更精細地整治裸土，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)細分出22個鎮(zhèn)街行政網(wǎng)格，每個月都會進行一遍“全身掃描”，并出具月度監(jiān)測報告和對應的裸土治理效果評估專報供政府部門決策參考。

“我們的監(jiān)測精度可以達到0.8米乘以0.8米，大概地磚大小的裸地。”王大成說。

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70.85%。但王大成并未因此滿足，他希望進一步降低人工消耗，提高監(jiān)管準確率。

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擔。

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，而這些并不是項目合同里的內容?！拔覀儧]花完的錢，就會想著哪些地方可以再創(chuàng)造些價值?！蓖醮蟪烧f。

目前，王大成團隊已經(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合同，合同額已經(jīng)超千萬。

為環(huán)境“看病”

當醫(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，埋進了更重要的“土壤”里。

2011年，剛剛29歲的他還在北京大學遙感所作博士后，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，王大成將遙感技術融入到城市管理中，在長陽鎮(zhèn)建設了智慧長陽公共資源運營中心和良鄉(xiāng)高教園大數(shù)據(jù)營運中心，提供跨系統(tǒng)、跨部門的數(shù)據(jù)資源整合及服務，并且開展了智慧養(yǎng)老、智慧社區(qū)等應用。

這支在王大成帶領下打造天空地一體化綜合應用解決方案的團隊，還獲得2017年北京科協(xié)頒發(fā)的“第二屆T100新技術 新產品創(chuàng)新力行動”十強和2022年中科院科技創(chuàng)新發(fā)展中心“概念驗證計劃”支持項目，他主持的“高分辨率遙感衛(wèi)星的環(huán)境因子高效精準監(jiān)測”也在該平臺上獲得一致好評。

“我國的遙感技術還沒有充分發(fā)揮價值?！闭驹诶弦惠吙茖W家的肩上，王大成一直在思考如何幫助更多領域解決真正的實際問題。

除了環(huán)境污染監(jiān)測和智慧城市建設，王大成團隊還利用衛(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化應用，王大成團隊參加了由中科院科技創(chuàng)新發(fā)展中心與中關村科學城管委會聯(lián)合發(fā)起的“CAS 概念驗證計劃”，并在計劃實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?。

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