水环境十年变化，遥感知多少丨观天测地

编者按：从古至今，人类从未停止过探索未知世界的脚步，认知世界的能力和手段与日俱增。中科院之声与中国科学院空天信息创新研究院联合开设“观天测地”专栏，为大家介绍天上地上探索的那些事儿，带来空天信息领域最新进展，普及科学知识。

水清岸绿、鱼翔浅底，这是人民群众对美好生态环境的殷殷期盼，也是生态环境保护工作者努力奋斗的目标。遥感技术具有大范围覆盖、快速定位等优势，可以高效、客观动态反映水体的变化情况。今天，让我们一起用遥感影像来看看我国水环境的十年变化。

大范围内陆水体水质遥感监测

中科院空天信息创新研究院水环境遥感团队自2003年开始从事水环境遥感研究工作。科研人员利用卫星遥感技术，持续开展全国和区域范围内陆水体水质、城市黑臭水体等遥感监测工作。

针对湖库的水质和水污染事件，科研团队研发了大范围内陆水体水质遥感监测模型，对蓝藻水华、水色指数、叶绿素a、悬浮物、透明度、浊度、有色可溶性有机物、营养状态等级等进行了持续监测。

其中，面向国家部委水环境卫星遥感监测的业务化需求，团队开发了水环境遥感监测系统（WATERS），用于快速完成卫星遥感数据处理和水质监测，支撑了国家在大范围水环境监测中的应用需求。

地表水环境遥感监测系统界面

卫星遥感监测情况显示，过去10年间中国内陆水体水质整体向好，其中全国大型湖库透明度平均上升约10厘米。以汾河太原段为例，2013年6月27日监测的平均透明度约为50厘米，2022年7月6日监测值约为80厘米，上升约30厘米。

2013年和2022年夏季汾河太原段水体透明度对比

黑臭水体遥感监测与筛查

国家不仅关注大江大湖的水环境问题，还关注更贴近民生的城市小沟小河。根据2015年国务院印发的“水十条”（《水污染防治行动计划》），要求到2020年，全国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。

科研团队充分利用高空间分辨率和高光谱分辨率等卫星数据，一方面逐步攻克了高分多光谱影像高保真自动化定量处理的关键技术，一方面通过大量的黑臭水体“指纹光谱”数据采集和分析，建立了适应多光谱数据的黑臭水体识别模型。

高分辨率卫星之下，黑臭水体无处遁形

科研人员采集和分析的大量黑臭水体“指纹光谱”数据，基于此建立了适应多光谱数据的黑臭水体识别模型

截至目前，科研团队已开展了100余个城市的黑臭水体遥感筛查工作。经过国家2018-2020连续三年黑臭水体专项整治行动，团队利用遥感手段协助确认了全国2914条黑臭水体，显示2020年底治理率已达到98%以上。其中北京在2015-2020年间，黑臭水体的数量、长度和面积均有明显的减少；到2021年，治理率达到100%，黑臭水体基本消失。

2015-2021年北京市建成区黑臭水体分布

2018-2020年北京市典型地区遥感监测黑臭水体整治情况

2015-2021年北京市建成区黑臭水体长度和面积变化情况

2015-2021年度小东流河入汾河段遥感影像，直观显示该河段从黑臭水体到治理后环境的明显改观

接下来，科研团队将持续监测地级及以上城市黑臭水体返黑返臭现象，同时将工作重点转移到城镇和广大农村黑臭水体方面。

来源：中国科学院空天信息创新研究院