[摘要] 在2014年的APEC期间，这个科技成果已经派上用场，而在未来可能的冬奥会上，它也将实时提供区域空气质量遥感监测数据。
3月28日北京出现一次强沙尘天气。卫星遥感监测显示：此次沙尘为西北路径，源地位于蒙古国及中蒙边境地区，经内蒙古影响到陕西、山西、辽宁和京津冀地区。
站在北京市环境保护监测中心顶楼露台上，各式不同的空气监测设备整齐排列。李令军站在巨大的卫星接收器前笑着说：“那些设备都不是我们‘遥感’的，就这个‘锅’是。”
今年2月底，市环境保护监测中心主持的“北京地区空气质量遥感监测技术与工程化应用”项目获得了2014北京科学技术奖二等奖。李令军，监测中心遥感室主任，他用通俗的语言告诉我们这个科研项目的功用——“就是利用卫星数据，监控整个北京甚至京津冀的空气质量及其污染来源，比如哪儿烧秸秆了，我们一目了然”。
在2014年的APEC期间，这个科技成果已经派上用场，而在未来可能的冬奥会上，它也将实时提供区域空气质量遥感监测数据。
遥感监测
新的监控方式
这个遥感监测项目从8年前开始启动，真正形成业务能力是在2012年，现在已经构建起覆盖北京地区的3年3个级别60余种共计20TB(计算机存储容量单位)的专题产品遥感数据库，积累了北京及周边齐全的大气遥感基础数据，为大气污染防治提供信息支撑。
北京市环境保护监测中心主任张大伟将遥感监测称为空气质量监测的第三种方式。传统的方式有两种，种是手工监测，用滤膜将空气截留下来，然后拿到实验室里称重、化验、分析，得出空气中颗粒物、污染物的成分。第二种是自动监测，全北京分布着35个自动监测站，可以连续不断地自动分析出空气中颗粒物的浓度及其污染成分。我们普通人每天通过各种媒体接收到的PM2.5等数据，就是从这35个自动监测站实时获取的。
自动监测站是现在常见的监测方法，但是在北京约16410平方公里的区域面积内，只有6000多平方公里的平原区设置了监测站，而10000多平方公里的山区却没有监测站。“这是我们国家普遍存在的现象，监测站集中在城镇，广大的农村、水域、山区覆盖较少。而空气监测是整个区域的问题，需要联动地看。”张大伟说。
遥感监测正好弥补了监测点分布不均的问题。通过卫星遥感数据，可以更宏观地从“面”上观测空气质量。而且从采购和维护成本上说，卫星遥感也要比监测站经济不少。
卫星电子眼
协查烧秸秆
在遥感监测室的电脑屏幕上，李令军调取了近几天的卫星遥感图像。“你看，很明显，(3月)23日那天，空气质量，24日就不行了，到25日就更差了，天就是灰蒙蒙的，从卫星图像上看北京，已经找不到了。”
北京市环境保护监测中心实际发布的空气监测数据是，3月23日，北京空气质量指数是62，二级，良。而3月25日，北京空气质量指数达到了175，四级，中度污染。当然，遥感监测项目并不是观察一下卫星图像这么简单，李令军和同事们8年来的工作，就是让计算机取代肉眼，用科学的算法取代人的估测。
关于项目运作的原理，李令军解释说：“不同的卫星带有不同的传感器，就好比在卫星上装了个特殊照相机，不同的照相机对应不同的响应波段。空气中不同的物质对不同太阳光波段的散射、吸收效果不同，卫星接收到这些不同波段的电磁波，就能反推出空气中的不同物质及其浓度。”
以焚烧秸秆为例。烟雾，可以从直观的卫星图片上一眼看出来，但是烟雾的成因，就需要借助电脑分析。秸秆焚烧一般发生在6月和10月前后，焚烧会引发“热异常”——某地温度骤然升高到数百摄氏度，利用对热敏感的卫星，就可以综合分析出烟雾由焚烧秸秆而来，而且能定位焚烧点。
2014年6月，项目组就为京津冀及周边地区大气污染防治协作小组办公室协助他们监控焚烧秸秆情况。
廊坊市区建筑裸地
多
定位秸秆焚烧点，只是遥感监测的一个小项目。利用不同特点的卫星数据，遥感监测还可以实现对区域植被、耕地、湿地、自然保护区和绿地等监测。利用高分辨率的卫星照相机，遥感监测可以监控全北京的混凝土搅拌站和建筑裸地。
在度可以到百米的卫星照相机镜头前，全北京的混凝土搅拌站无处遁形。“哪些搅拌站在工作，哪些搅拌站已经停工，卫星图像清清楚楚。”李令军在北京市地图上标记出了所有混凝土搅拌站的位置，每一个搅拌站里的水泥罐车、水泥筒仓、料堆棚清晰可见。
建筑裸地是另一个容易产生扬尘的场所。同样是利用卫星图像，建筑裸地也全部被锁定。“比如海淀区四季青第三街坊拆迁工地2011年春到2012年秋天的变化，2011年春天拍到的是黑色的建筑屋顶，2012年春天就开始拆除了，到2012年秋天就变成了黄色的裸地。”
遥感监测可以清晰地标出北京核心城区的施工点及其施工阶段，如拆迁平整阶段、主体施工阶段、未绿化阶段等。
数据显示，北京周边的建筑裸地，与北京接壤的河北区县比较集中，其中廊坊市辖区数量多、面积，共有199处，面积达10.81平方公里；其次为大厂、香河和固安。
“APEC蓝”
背后的预警
“空气监测不仅仅是北京一个城市的事情，而是一个区域的问题，需要联动地看。”在京津冀一体化的大背景下，北京周边区域建筑裸地的遥感监测数据，被提供给京津冀及周边地区大气污染防治协作小组办公室。
就像北京城的每一个普通人在2014年11月感受到的“APEC蓝”一样，那次区域联动治理的效果已经在遥感监测数据中得到体现。张大伟说，遥感监测是一个定性半定量的研究，它能反映污染的积累过程，有助于认识污染形成和变化的过程和规律，从而对接下来的空气状况进行预测和预警。现在，在本市监测中心遥感数据帮助实现了大气面源的普查，并协助对违规污染排放的监管。
未来，这套遥感监测系统还将不断完善，它的数据将传递给更多相关部门，终惠及广大市民。如果北京与张家口申办2022年冬奥会成功，这套系统届时也将发挥作用。“自动监测站没有覆盖到的延庆山区，那里有未来的冬奥会滑雪场，我们可以实时监测和预警。”
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