高分衛星在西藏生態環境監測中的應用

文｜牛曉俊 黃艷麗 邊多 曾林 扎西歐珠

1.高分辨率對地觀測系統西藏數據與應用中心2.西藏自治區遙感應用研究中心3.西藏自治區氣象局

一、前言

西藏自治區地處青藏高原腹地，國土面積120多萬平方千米 ，約占我國國土總面積的八分之一，平均海拔在4000m 以上，素有“世界屋脊”之稱。西藏地形復雜多樣，氣候寒冷干燥，自然環境獨特。不僅是我國乃至世界氣候的重要調節器，同時還是我國和東南亞地區的“生態源”[1]，對保持全國生態平衡具有重要作用，是我國重要的生態安全屏障。特殊的地理環境使得青藏高原成為我國生態環境最為脆弱的地區之一，也是全球氣候變化最為敏感的地區之一[2]。

為促進高分衛星數據在西藏的推廣應用，推進西藏空間信息產業發展，提高服務保障能力，以衛星遙感技術助力行業信息管理水平，依托西藏自治區遙感應用研究中心（簡稱西藏遙感中心）組建了高分辨率對地觀測系統西藏數據與應用中心（簡稱高分西藏中心）。高分西藏中心自2016 年8 月成立以來，克服了雪域高原地廣人稀、交通不便、基礎設施滯后、常規調查難從整體上掌握生態系統變化、資源稟賦特殊等突出短板，大力推廣高分衛星數據應用，舉辦行業高分衛星應用培訓班，發展高分衛星數據在生態系統監測、防災減災救災、應對氣候變化等業務化應用和科研工作，為西藏打造國家生態文明高地提供有力支撐。

本文從高分西藏中心圍繞高分衛星服務保障高原典型生態系統變化監測、防災減災救災業務服務開展情況和存在問題進行了分析，并提出了西藏高分應用服務生態文明建設發展方向。

二、高分衛星監測評估高原典型生態系統

青藏高原地區的氣候變化幅度與強度都高于全球平均水平[3]，氣候變化對湖泊、冰川、草地等高原典型生態系統影響顯著。高分衛星遙感監測為詳細掌握生態系統變化提供了科技手段，高分西藏中心利用高分衛星對湖泊、冰川、草地等高原典型生態系統進行遙感監測評估，結果顯示：西藏高原湖泊擴張、冰川退縮、草地改善。每年編制印發《西藏生態遙感年報》。

1.湖泊變化監測

西藏高原分布有大小湖泊1500 多個，湖泊總面積為 24100 多平方千米，約占全國湖泊總面積的1/3[4]，湖泊因補給條件差異而分別表現出擴張、萎縮、穩定三種狀態，整體上以擴張趨勢為主[5]。高分西藏中心利用高分衛星數據對湖泊面積、湖冰物候、水質進行遙感業務化監測評估，每年編制印發《西藏氣候變化與湖泊遙感監測公報》。

利用高分衛星和Landsat 系列衛星影像對色林錯、當惹雍錯、納木錯、羊卓雍錯、多慶錯等15個湖泊進行長時間序列水域面積遙感動態監測評估（圖1），15 個湖泊中面積呈擴張趨勢的湖泊有9 個，呈消退趨勢的湖泊有6 個，編制出版了《西藏湖泊遙感動態監測圖集》。

圖1 智慧黃河創新平臺和黃河三角洲濕地分析圖

2.冰川變化監測

冰川受氣候變化影響顯著，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）指出，過去10 年阿拉斯加、北極圈、格陵蘭冰蓋以及亞洲山區80%冰川冰蓋都有消融，全球冰川處于退縮狀態。西藏冰川面積達27600 多平方千米，占全國冰川總面積的一半。利用高分衛星數據對西藏境內14 個冰川進行業務化遙感監測評估，每年編制印發《西藏氣候變化與冰川遙感監測公報》。

利用高分衛星和Landsat 系列衛星數據對西藏米堆冰川、卡若拉冰川、薩普冰川、藏色崗日冰川 、普若崗日冰川、槍勇冰川等17 個冰川進行長時間序列遙感動態監測評估（圖2），均呈退縮趨勢[6]，編制出版了《西藏典型冰川遙感動態監測圖集》。

3.植被覆蓋監測

（1）草地

西藏是我國五大牧區之一，草原總面積約12億畝，占西藏面積的66.5%，約占全國草原面積的30%。近年來，西藏草地整體呈改善態勢，這不僅與氣候暖濕化有關，更重要的是西藏大力實施草原保護與修復工程。實施的人工種草項目，緩解了草畜矛盾帶來的草原生態安全問題，改善了退化草地。高分西藏中心利用高分衛星數據對西藏170 余塊人工種草地進行了遙感監測對比分析，結果顯示：種草后植被蓋度顯著增加。

（2）造林綠化工程

近年來，西藏大力推進國土綠化行動，實施拉薩南北山綠化和“兩江四河”流域植樹造林工程。高分西藏中心發揮衛星遙感優勢，利用高分衛星開展造林綠化工程遙感監測和效益評估（圖3），出版了《西藏“兩江四河”流域造林綠化遙感監測圖集》，為自治區政府和相關部門提供科學參考。

圖3 植樹造林工程新增造林遙感監測對比圖

三、高分衛星服務保障防災減災救災

西藏地處世界屋脊這一獨特的孕災環境中，受復雜多變的氣候因素和活躍的地質運動影響，極易成災，且災害種類多、分布地域廣、破壞程度大，主要災害有暴雨、泥石流、雪崩、暴雪、滑坡、林火以及地震等災害，自然災害已經成為阻礙西藏經濟社會發展和生態文明建設不可忽視的負面因素。高分西藏中心應用高分衛星影像開展精細化災情評估、災損估算，為應急救援提供科學數據和決策支持。高分西藏中心先后利用高分衛星數據服務保障了冰崩、滑坡、泥石流、冰湖潰決、地震等重大地質災害和森林火情的應急救援工作。

1.阿里冰崩災情監測評估

2016 年7 月17 日，西藏自治區阿里地區日土縣東汝鄉附近發生冰崩災害。災情發生后，高分西藏中心積極響應，第一時間收集受災區域災前災后高分衛星影像圖，收集了成像于2015 年10 月23 日（災前）和2016 年7 月25 日（災后）兩景該區域高分二號衛星數據（圖4），對冰崩體量面積進行遙感監測評估，結果顯示：冰崩帶長6.36km，寬2.53km，冰崩體面積10.74km2，為相關決策部門和前線救援指揮部報送遙感監測報告，為災情評估提供了科學數據，為搶險救援提供了決策參考。

圖4 冰崩前后衛星遙感監測對比圖

2.金沙江滑坡災情應急監測

2018 年10 月11 日，西藏自治區昌都市江達縣與四川省甘孜州白玉縣交界處段發生山體滑坡，滑坡體量大，阻斷金沙江干流并形成堰塞湖，上游水位上漲迅猛、水面迅速擴張，附近的波羅鄉政府駐地及波公村、白格村和寧巴村莊被淹，多處房屋、道路、橋梁以及耕地、草場受災，通往波羅鄉的必經橋梁和部分農田已被江水淹沒，堰塞湖下游300km 內有4 座在建水電站，災情危急。高分西藏中心第一時間積極響應，爭取國家國防科技工業局重大專項工程中心支持，積極調動高分四號衛星應急拍攝。高分衛星先后對滑坡區域和上游堰塞湖成像10 余次，獲得了寶貴的一手災情評估資料（圖5），遙感監測結果顯示：滑坡體面積約1.85km2，長度為2255m，最寬處為2524m。堰塞湖搶險救援過程中，高分西藏中心利用高分衛星數據持續開展堰塞湖變化和災情遙感監測評估，為前線應急救援指揮部和相關決策部門報送遙感監測專報10 余期，為打贏搶險救援戰提供了有力支撐。

圖5 西藏昌都市江達縣滑坡災情衛星遙感監測圖

利用2018 年11 月9 日高分一號衛星PMS 與2018 年11 月1 日高分二號衛星影像遙感監測對比分析，堰塞體上游江面明顯增寬，水域面積明顯增加，白色線內江面面積增加2.8km2）（圖6）。

圖6 金沙江昌都市江達縣波羅鄉段“11·3”滑坡堰塞湖衛星遙感監測圖

3.森林火情態勢監測

2020 年4 月14 日，西藏林芝市巴宜區尼西溝附近突發森林火情，高分西藏中心第一時間關注火勢發展，利用高分衛星和風云衛星開展火情監測（圖7），并連續制作發布10 期遙感監測專報，其中《衛星遙感火情第五期監測報告》得到了西藏自治區領導的批示肯定。

圖7 林芝市巴宜區尼西溝發生森林火情前后衛星遙感監測對比圖

四、討論與思考

高分西藏中心依托西藏遙感中心成立。西藏遙感中心成立于1998 年，經過20 余年的發展，是西藏唯一集衛星遙感數據接收處理、監測應用業務和科學研究的單位，培養和鍛煉了一支遙感專業技術隊伍。高分西藏中心成立后，為推進高分應用在西藏的產業化發展，中心先后邀請西藏10 余家單位召開了高分應用研討會，舉辦了高分衛星遙感應用培訓班，建設了西藏高分衛星數據查詢平臺，但推廣應用效果并不顯著，尚未形成多行業多領域廣泛應用和行業深度應用服務能力。

西藏地廣人稀，大氣透明度高，晴空日數多，發展高分產業有得天獨厚的優勢。但也存在發展相對落后、基礎設施薄弱、遙感領域企事業單位數量少等短板，遙感從業人員數量少，尤其缺少拔尖人才。

后續將持續加大高分衛星應用推廣和推進產業化發展，研發高分系列衛星正射產品和批量生產能力，形成正射產品發布能力，降低行業應用門檻，加大高分衛星應用推廣宣傳，持續提升高分衛星數據應用產品供給。進一步推動高分衛星在西藏特色行業領域的深度應用，開展高分衛星服務川藏鐵路建設、生態保護紅線監管、智慧旅游、資源調查等領域的應用示范，推動高分衛星數據更好地服務保障西藏打造國家生態文明高地和社會經濟高質量發展。