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“卫星遥感+执法APP” ,推动我国水源地保护进入精准化、智能化时代

保障饮用水安全是环保领域的重中之重,2018年,生态环境部、水利部联合部署了全国集中式饮用水水源地环境保护专项行动。近年来,各地在推动消除饮水环境安全隐患方面取得了积极进展,但违法现象仍然层出不穷,这给饮用水源地执法带来新的挑战。

如何持续深入推进水源地保护攻坚行动?目前,在水源地环境保护专项行动的摸查、整治、清理等各个工作环节中,卫星遥感应用提供的数据支撑,为水源地保护立了大功。“‘卫星遥感+执法APP’将推动我国水源地保护进入精准化、智能化时代。”生态环境部卫星环境应用中心水环境遥感部正高级工程师姚延娟表示。

遥感监测实现全国一张图

据介绍,全国目前大约有2842个地表型集中式水源地,这个数字是动态变化相对稳定的。我国传统的水源地信息调查多以上级检查、地方自查、社会监督等手段为主,如果采用传统地面调查手段来确定饮用水水源风险源名录及空间分布位置,工作量巨大且时效性差,获取的信息也不够客观,年度更新成本更高。

“卫星遥感具有覆盖范围广、获取速度快的优势,基于卫星遥感数据开展水源地保护区的遥感监测,可全面了解水源地水体及周边保护区内水生态安全及风险源信息,可实现对水源保护区内快速、客观的监测。”姚延娟说。

目前,在水源地环境保护专项行动的摸查、整治、清理等各个工作环节中,卫星遥感应用提供的数据支撑,为水源地保护立了大功。遥感应用不仅限于现场执法,中心工作人员还根据现有卫星遥感数据,通过解译,将所有结果斑块(解译出的区域形状)与地面实际情况一一对应并描述标注,形成了一份水源地保护区内风险源状况的电子化、可视化的原始档案,也就是水源地环境安全信息实现了“全国一张图”。

经过解译的卫星遥感专题信息图像

执法APP一目了然

我国饮用水水源保护区按照《水污染防治法》的要求,将水源保护区划分为一级、二级保护区,除此之外,根据需要可在水源二级保护区外划定一定的水域及陆域作为水源准保护区。因此,饮用水水源保护区环境执法空间范围大,有的保护区域覆盖了几十、上百甚至几千平方公里,而且多地处于偏僻的山区或人烟稀少处,交通不便。那么如何确保水源地执法的准确性与监管强度?

姚延娟博士说:“水源地现场监管范围有三大难点,一是发现目标难,二是确定位置难,三是分析空间信息难,解决这三大难题,是我们的主要目标。在2017年以前,水源保护工作的管理模式,以文件或者报表模式为主,管理上需要的数据文字存档居多。这些信息直接应用到现实督查中有相当难度,督查人员下去执法,从文档里是找不着保护区边界与问题位置等信息的,而中心的目标很简单,就是要每一个去现场的督查人员,知道水源地保护区的边界在哪里、问题具体位置等信息。因此我们开发了‘水源遥感执法APP’,目的就是为了让每一个督查人员知道‘我’在哪,执法边界在哪里,环境问题在哪里及如何到达目标。”

姚延娟向记者讲述“卫星遥感+执法APP”这一技术的应用。崔悦 摄

执法APP从1.0到2.0

通过卫星遥感发现的水源地环境问题、保护区边界的空间数据、各省(区、市)自查环境问题数据和水源地现场执法督查数据,以及水源保护区的卫星遥感影像,多源数据共同为现场督查提供数据支持,最后通过“水源遥感执法APP”技术为执法督查人员提供即时定位信息与现场检查所需信息支持,实现基于移动端空间信息的现场督查与执法工作。“水源遥感执法APP”把环境问题清单发送到每个现场执法人员手中,指导执法人员工作。

“水源遥感执法”APP的应用界面(上)

姚延娟说:“最开始,通过卫星遥感尽管有了足够多的、足够准确的水源地保护区边界数据,但这个‘水源遥感执法APP1.0’是不成熟的,只是中心内部人员使用,后来在一步步的建设中,APP功能逐渐完善,现在的2.0版本才开始被各个地方及专项行动的督查人员使用。一些督查人员只是说APP好用,其实这不仅仅是APP的功劳,APP只是一个媒介,一个手段,设计目的就是把卫星遥感监测到的结果带到现场。我们一直强调卫星遥感,是因为这是APP的动力和生命力所在。”姚延娟特别强调,卫星遥感数据、专题信息解译数据和APP数据传输这三大环节缺一不可,而其中的解译工作更是重中之重。据了解,解译一个饮用水水源保护区,对工作很熟悉的人员,一天才能做六七十平方公里,如果做全国的水源地保护区解译工作,大约需要120个人白天晚上连轴转做两个月,才可以全部解译完。

“水源遥感执法”APP的应用界面(下)

“双系统”缺一不可

姚延娟说:“大多数督查人员只知道我们开发的APP的手机端应用,其实我们还有另外一服务模式,这就是网页端的‘饮用水水源保护区环境执法卫星遥感支持系统’,这个系统跟手机端应用是一体的,两者分别应用于不同的情况,在现场督查用手机移动端方便,而日常管理中用网页端工作效率高些,两者相辅相成、都服务于水源地专项管理。督查人员在现场所得到的数据,都要纳入到网页端系统里进行维护更新,两套系统,共享一套数据。网站端的支持系统考虑到了现场和管理人员的每一个人的需求,用于现场信息的审核、申诉和调度,起统筹管理作用。”

“饮用水水源保护区环境执法卫星遥感支持系统”登录页面

随后,姚延娟向记者演示了“双系统”的操作方法。“饮用水水源保护区环境执法卫星遥感支持系统”是通过账号来管理的,目前各地用户有6000多个,督查用户有2000多个,具有十万多次的访问量。这个数据是从去年年底开始统计,至今APP的使用次数达到8万次,而网站使用次数也接近2万次。

生态环境部卫星环境应用中心为确保水源地专项督查人员能更好使用“水源遥感执法APP”,姚延娟他们会不定期根据督查需要开展“饮用水源地现场督查卫星遥感及APP技术”的培训,以便督查人员在现场更好地使用督查软件。

抱着手机回答千人群的问题

姚延娟回忆道:“2018年5月,生态环境部启动全国集中式饮用水水源地环境保护专项第一轮督查,当时就应用了‘水源遥感执法APP’,当时APP还不够成熟,大家也还不能熟练应用,督查人员有1000多人,我就建了三个微信群,要回答这1000多人的问题,每天都是抱着手机睡,抱着手机醒,早上起来一看,三个群消息太多根本找不到第一个提问的人,督查人员去现场要确定一些东西,很着急,微信回复已经不能解决问题了,消息太多了,就直接打电话技术支持。特别紧急的一个情况就是,督查人员在现场,需要一个功能,APP暂时没有设计,那就立即增加功能并且要在大家不用APP的时间里进行程序更新,基本就是半夜两三点,凌晨12点之前都还会有人用APP,那段时间每天都是半夜两三点回家,早上8点钟来单位。”

姚延娟指着采访的会议室笑着对记者说:“这个房间在督查期间,是一直被包场使用的。到第二轮督查的时候,改进了技术支持工作模式,督查人员先小组内沟通,再到卫星中心,一层一层,我们不用再面对1000多个人同时提问,效果也好了许多。”

据介绍,在保障执法APP正常使用的同时,生态环境部卫星环境应用中心同时也在持续进行水源地矢量边界数据更新、水源地已报问题与补充问题的统计功能开发、新增水源地遥感监测结果的核查入库以及为改善用户访问速度的空间数据切片处理和拓展网络带宽等工作,以更好地支撑今年县级饮用水水源地环境问题排查和信息报送工作。

姚延娟表示:“卫星遥感+执法APP”这一技术的创新,使水源地监管彻底告别了过去完全依赖人工的粗放型管理模式,推动我国水源地保护进入精准化、智能化时代。未来,卫星遥感将成为水源地日常执法和长效监管的常规技术手段。”