“天空地”一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是綜合運(yùn)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、航空遙感監(jiān)測(cè)和地面站點(diǎn)監(jiān)測(cè)等環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，基于數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)協(xié)同和數(shù)據(jù)同化等關(guān)鍵技術(shù)，獲得更加準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持的立體生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)感知體系。“天空地”一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系能更為全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

衛(wèi)星遙感環(huán)境監(jiān)測(cè)

“天”指利用衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境狀況及變化趨勢(shì)進(jìn)行大尺度環(huán)境監(jiān)測(cè)。衛(wèi)星遙感環(huán)境監(jiān)測(cè)是以中巴資源衛(wèi)星、“環(huán)境一號(hào)”衛(wèi)星等人造衛(wèi)星為平臺(tái)，利用可見光、紅外、微波等探測(cè)儀器，通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，對(duì)大范圍宏觀環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)狀況實(shí)施的遙感監(jiān)測(cè)。2014年4月，環(huán)境保護(hù)部和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合攻關(guān)完成“全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評(píng)估項(xiàng)目”，科學(xué)調(diào)查和評(píng)估了我國(guó)生態(tài)環(huán)境10年變化的基本狀況、時(shí)空特征與問題原因，該項(xiàng)目是“天地一體化”技術(shù)在生態(tài)調(diào)查與評(píng)估領(lǐng)域的具體實(shí)踐。

航空遙感環(huán)境監(jiān)測(cè)

“空”指利用航空遙感技術(shù)對(duì)重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行中小尺度環(huán)境監(jiān)測(cè)。航空遙感環(huán)境監(jiān)測(cè)是利用各種飛機(jī)、飛艇、高空氣球等作為傳感器運(yùn)載工具，搭載特定的傳感器對(duì)單體環(huán)境事件和地方層面、局部區(qū)域?qū)嵤┑倪b感監(jiān)測(cè)，比如發(fā)生重大水體污染或者環(huán)境災(zāi)害事故時(shí)，在空中實(shí)施的遙感監(jiān)測(cè)。2010 年7 月，遼寧省大連新港輸油管線爆炸引發(fā)大火和原油入海，約50 千米2海域受到污染。環(huán)境保護(hù)部第一時(shí)間調(diào)配無人機(jī)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，配合衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)采樣監(jiān)測(cè)開展了“天空地”同步監(jiān)測(cè)，這是環(huán)境保護(hù)部首次利用無人機(jī)開展重大環(huán)境事故的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。無人機(jī)在惡劣條件下多次成功完成低空飛行作業(yè)，提供了海面油污監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)反映溢油發(fā)生發(fā)展情況，為環(huán)境應(yīng)急管理提供了重要技術(shù)支持。

地面環(huán)境監(jiān)測(cè)

“地”指利用實(shí)驗(yàn)室手工監(jiān)測(cè)或在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)既定區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量、水質(zhì)、企業(yè)排污狀況等特定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。按監(jiān)測(cè)介質(zhì)或?qū)ο?，地面環(huán)境監(jiān)測(cè)可分為水和污水監(jiān)測(cè)、空氣監(jiān)測(cè)、噪聲和振動(dòng)監(jiān)測(cè)、固體廢物監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)等。目前，我國(guó)已建成國(guó)家、省、市、縣四個(gè)層級(jí)2700余個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，擁有一支近60000人的環(huán)境監(jiān)測(cè)隊(duì)伍，國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)已發(fā)展成為覆蓋全國(guó)各省區(qū)，涵蓋空氣、水、生態(tài)、土壤、近岸海域、噪聲、污染源等多領(lǐng)域、多要素的綜合性監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為環(huán)境管理提供技術(shù)支撐。

以大氣質(zhì)量“天空地”一體化監(jiān)測(cè)模式為例：在“天”上利用衛(wèi)星對(duì)大氣質(zhì)量(二氧化硫、氮氧化物、大氣透明度等指標(biāo))進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)，掌握大范圍區(qū)域內(nèi)大氣污染的空間分布狀況。在“空”中針對(duì)重點(diǎn)大氣污染區(qū)域利用無人機(jī)進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)測(cè)，比如，機(jī)載紅外光譜探測(cè)系統(tǒng)對(duì)VOC(易揮發(fā)有機(jī)物質(zhì))的監(jiān)測(cè)，以機(jī)載差分吸收探測(cè)系統(tǒng)對(duì)主要污染成分的柱濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)以獲得其空間分布和輸送轉(zhuǎn)移路徑等。在“地”面上主要利用車載差分吸收被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)對(duì)特定的大氣污染成分進(jìn)行全方位的走航式探測(cè)。比如，對(duì)大氣中二氧化硫、氮氧化物等多種污染成分同時(shí)進(jìn)行流動(dòng)監(jiān)測(cè)，掌握區(qū)域內(nèi)主要大氣污染物的時(shí)空分布情況。未來還可采用紫外和紅外雙波段可調(diào)諧激光雷達(dá)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的VOC 無組織排放進(jìn)行全覆蓋監(jiān)測(cè)，采用臭氧和散射雷達(dá)分別對(duì)臭氧和顆粒物進(jìn)行流動(dòng)監(jiān)測(cè)等。同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)有的大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)對(duì)PM10、PM2.5、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、臭氧等進(jìn)行全天時(shí)固定監(jiān)測(cè)。這樣的綜合監(jiān)測(cè)體系對(duì)大氣污染防治將發(fā)揮重要的技術(shù)支持作用。

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在使用“天空地”一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面取得了顯著進(jìn)展，在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面已經(jīng)基本達(dá)到業(yè)務(wù)化應(yīng)用程度，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面正在進(jìn)行科學(xué)研究和應(yīng)用示范。目前，我國(guó)在“天空地”一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)上仍處于起步階段，還存在建設(shè)費(fèi)用高、數(shù)據(jù)融合標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)共享機(jī)制亟待建立等問題。“天空地”一體化建設(shè)是一個(gè)需要各部門共同推動(dòng)的工程，只有協(xié)調(diào)好衛(wèi)星遙感、地面站點(diǎn)以及航空獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，才可能使其在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)共享，真正構(gòu)建起地面、衛(wèi)星和航空監(jiān)測(cè)三位一體的立體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

國(guó)務(wù)院辦公廳2015年8月12日印發(fā)《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》，提出到2020年，初步建成陸海統(tǒng)籌、天地一體、上下協(xié)同、信息共享的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，使生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力與生態(tài)文明建設(shè)要求相適應(yīng)，為當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期尤其是“十三五”期間生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供了行動(dòng)指南和路線圖?！疤炜盏亍币惑w化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐，成為環(huán)境監(jiān)測(cè)未來發(fā)展的新方向。