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中国首颗环境卫星:环境与灾害监测预报小卫星



 
由2颗光学遥感小卫星(环境一号A、B星)和1颗雷达小卫星(环境一号C星)组成的“2+1”星座系统,简称“环境一号”,可实现全天时、全天候对地观测,旨在迅速、准确地获取灾害和环境信息,及时、全面掌握自然灾害和环境污染的发生、发展与演变,为环保提供科学的决策依据,提高综合减灾和环境保护能力。
 
国家环境保护总局副局长吴晓青日前在一个新闻发布会上透露,2008年上半年,中国将发射首颗环境卫星,用于环境与生态监测。近日,《科学时报》记者从北京师范大学资源技术与工程研究所所长、国家减灾中心总工程师、国家遥感中心全球变化与可持续发展研究部主任李京那里确认了这一信息。
 
“准确地说,应该叫作环境与灾害监测预报小卫星星座。”李京介绍,该星座系统主要用于生态环境监测和灾害监测预报,卫星发回的数据将大幅提高中国环境监测、灾害预警和生态管理水平,为环境保护和减灾防灾提供更为有利的决策依据。该星座系统由8颗小卫星组成,明年将首次发射该星座系统的3颗小卫星。
 
全新的环境与灾害监测卫星体系
 
“这是我国继气象、海洋、国土资源卫星之后一个全新的民用卫星,是中国首个以灾害和环境监测为主要用途的卫星监测体系,而中国也是世界上最早提出用小卫星星座做减灾工作的国家。”
 
李京介绍,早在1991年,国防科工委的陈芳允院士就提出建设灾害监测小卫星星座。后来,国家环保总局也加入了此计划,形成同时为环境、减灾服务,用于生态环境监测和灾害监测预报的计划。
 
2000年,环境与灾害监测预报小卫星星座被列入“中国民用航天‘十五’计划和后十年规划”;2001年在《中国航天白皮书》中被列为民用卫星发展重点;2003年2月,环境与灾害监测预报小卫星星座获国家批准立项。
 
“最开始这个星座是为减灾设计的。”李京透露。按计划,环境与灾害监测预报小卫星星座分两期进行,第一期将先期建成2颗光学遥感小卫星(环境一号A、B星)和1颗雷达小卫星(环境一号C星)组成的“2+1”星座系统,简称“环境一号”。这3颗小卫星明年将发射,以初步形成对灾害与环境进行监测的能力;第二期完成“4+4”星座,以实现对中国乃至全球灾害与环境的动态监测。
 
李京介绍,环境与灾害监测预报小卫星星座系统的建设采取业主制,国家环保总局和国家减灾委为卫星业主单位,共同负责卫星运行管理与应用系统建设。
 
为提高卫星的接收能力,除北京密云接收站外,在新疆喀什和海南三亚还将各建一个接收站。3个接收站建成后,能使卫星监测范围扩大到中国周边国家和地区,包括中亚地区、东盟及东南亚地区等。目前,喀什站和三亚站正在建设中。
 
“一旦那些地方发生灾害,我们的资料完全可以支持它们。”李京说。
 
提高自主监测能力
 
我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。洪涝、干旱、台风等灾害在我国都有发生。据悉,70%以上的城市、50%以上的人口分布在气象、地震、地质等自然灾害严重的地区。近15年来,我国平均每年因各类自然灾害造成约3亿人(次)受灾,倒塌房屋约300万间,紧急转移安置人口约800万人,直接经济损失近2000亿元。
 
而近年来,全球气候变暖对我国灾害风险分布和发生规律产生了全方位、多层次影响,例如,强台风将更加活跃,暴雨洪涝灾害增多,发生流域性大洪水的可能性加大。
 
李京介绍,我国目前的灾害监测信息收集主要依靠气象、水文与地震前兆观测系统,同时也接收国外卫星资料。近年来,中国国家航天局加入“空间与重大灾害”国际宪章,该国际宪章可以通过授权用户向受到自然或人为灾害影响的地区提供服务,因此,中国也可通过这一宪章在发生灾害时向国际社会请求援助。
 
“但由于自然灾害具有突发性和多发性的特点,现有的监测体系无法满足灾害管理的需求。”李京说,国外的大多数卫星不是专门为灾害监测设计的,我国现有的各种监测卫星要么分辨率不够,要么覆盖周期太长,如气象卫星,虽然一天能覆盖好几次,但其分辨率只有1公里左右,最好也只有250米。
 
灾害的暴发往往具有突发性,不仅要求有较快的覆盖率,通常要求把灾害预报的时间控制在每天一次,而且分辨率不能太低,一旦发生灾害,能迅速获取资料并对灾害的进展情况进行监测。
 
“环境与灾害监测预报小卫星星座是我国专门为生态环境监测和灾害监测预报而设计的,一旦发射,能大大提高我国自主的环境与灾害监测能力。”李京介绍。
 
环境与灾害监测预报小卫星星座的观测宽度可达720公里,分辨率可达20~30米,一旦8颗星全部发射,能保证每天覆盖一次。其监测预报的范围将覆盖所有常见灾害,如洪水、干旱、台风、风暴潮、地震、滑坡、泥石流、森林与草原火灾、农作物病虫害、海洋灾害、荒漠化和沙尘暴等。
 
从环境监测的角度看,虽然目前我国已有2000多个环境监测站,每年能产生约3000万个环境监测数据,但其监测手段仍停留在地面常规阶段,无论是监测的时间、效果,还是监测的深度与广度,都不能满足现实需要。
 
李京认为,环境与灾害监测预报小卫星星座投入使用后,能使我国的环境监测预报水平大幅度提高。同时,实现对中国生态环境的定期监测,预测生态质量变化趋势;为污染事故的预警和应急提供技术支持;还可实现边远地区环境质量数据的采集和传输。
 
建立“天地空”一体化监测网络
 
环境与灾害监测预报卫星星座系统的建立对我国生态环境监测和灾害监测预报的作用不言而喻,而这一全新的民用卫星工程无疑也将开启我国民用航天特别是遥感卫星的崭新领域。然而,对环境与灾害监测预报卫星星座系统的作用评估,李京表现得格外冷静。
 
“指望这几个卫星把所有的问题解决不太可能。”李京说,一旦发生灾害,政府和群众都希望在1个小时内就知道灾害的具体情况,比如发生地震,希望能在1小时内就知道倒塌多少房子。“用现在的技术,至少要200颗星才能看得到。”
 
“这几颗卫星固然能大大提高环境与灾害监测预报的能力,但还是远远不够的。”李京介绍,一方面还应继续加强国际合作,获取各种有关环境与灾害监测预报的资料;另一方面,还应发展地面建设系统和航空平台建设系统,形成“天地空”一体化的监测网络。
 
李京介绍,“天”是要有较完善的卫星系统——天基系统,“空”是指空基系统,主要是具有遥感监测能力的飞机和飞艇,“地”主要是地面监视系统。
 
“遥感不可能独立解决所有问题,它必须和其他系统获取的资料,尤其是与地面监测资料相结合,才能提高环境与灾害监测预报的综合能力。”李京指出。
 
目前“天”、“地”、“空”三大系统都存在欠缺。以“地”为例,虽然环保部门和各灾害涉及部门都建立了众多地面监测站,但仍不能满足需要。从地域分布看,容易出现灾害的偏远地区恰恰很少有监测站;从内容看,很多监测站由于建设时间较早,其设计的参数已不能满足当前需要。
 
李京介绍,近年来,“天地空”一体化监测网络的建设问题已经越来越受到重视,并已被明确提出。“我们现在已经在考虑网络化的问题,在我们的规划蓝图里,还包括航空遥感系统、空间飞行器的建设。”
 
2007年8月,国务院办公厅印发《国家综合减灾“十一五”规划》,规划指出,“十一五”期间,我国将启动亚洲区域巨灾研究中心建设工程,主要依托环境与灾害监测预报小卫星星座“2+1”阶段卫星与地面应用系统,紧密结合国家高分辨率对地观测系统等工程计划,开展后续卫星需求论证工作。
 
建立完整的数据库
 
在谈到“天地空”一体化监测网络的建设时,李京认为,其中一个重要问题是应建立完整的环境与灾害监测预报数据库。
 
李京介绍,目前中国虽然有数以万计的监测站,但都分布在相关部委,如环境监测站在环保部门,地震监测站在国家地震局,滑坡泥石流监测在国土资源部等。“这种分割的局面是历史形成的,条块分割使数据联通、数据共享等存在很多问题。现在最重要的是,要加强各部门之间、各地区之间的信息联通。”
 
规划指出,目前,我国的减灾工作还存在一些亟待加强的薄弱环节,其中之一就是一些地方的减灾综合协调机制尚不健全,部门间信息共享和协调联动机制尚不完备。
 
为此,国务院批准启动全国重点区域综合灾害风险和减灾能力调查工程,并被写入《国家综合减灾“十一五”规划》中。该工程包括开展全国重点区域综合灾害风险和减灾能力调查,建立全国灾害风险和减灾能力数据库系统等。
 
李京坦言,尽管目前已经开始建设关于环境或灾害监测预报方面的数据库,但这些库也是分散在各个部门,有的甚至还是纸质的,有的历史资料在现实中已找不到具体情况与之对应,根本没有办法录入数据库中。
 
“建立统一的数据库难度很大,最头痛的是数据标准不统一。”李京说,要建立统一的数据库,保证信息之间的互联互通是建立数据库最起码的前提。其次,还要做很多标准化方面的工作。“解决了这些问题,才能建起一个真正可用的统一的数据库。”
  
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