王大成：为环境“看病”的遥感人

王大成 受访者供图

如儿时所愿，王大成当上了“医生”。不同的是，他是给环境“治病”，遥感技术则是他的“诊断仪”和“听诊器”。

而今，王大成已是中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心智慧城市工程部部长。面对全球气候变暖这一重大挑战，利用遥感技术精准监测大气环境，为“双碳”目标的实现摸清家底，是他近年来一直在做的事情。

为“双碳”摸清家底

“人在做，天在看。这不是迷信，是科学。天就是我们头顶的卫星。”国家遥感应用工程技术研究中心的科普走廊陈设着几块大屏幕，王大成盯着屏幕上密密麻麻的卫星数据，发出了这样的感慨。

实现“双碳”目标是一项复杂的系统工程。其中，关键一环是精准量化全球温室气体排放，而卫星遥感已成为监测大气参数和组分变化的重要探测手段。

王大成告诉记者，大气中二氧化碳气体浓度分布很不均匀，如云雾般不断变化和飘移，具有明显的不确定性。而遥感技术可以瞬间获取大面积区域地表和大气的综合定性信息，从而快速、连续地获得其全球时空分布和变化特性，避免地面站点的点源监测缺陷。

通过对这些卫星数据进行分析，不仅能算出二氧化碳和其他温室气体的精准排放数据，还能监测气体的空间范围，预测未来走向。“绕地卫星和同步卫星就像把我们的眼睛延伸到了太空。”王大成说。

2021年7月，全国碳排放权交易市场正式启动，为我国实现“双碳”目标提供了碳排放权交易的市场化平台，同时对精准反映“碳源”和“碳汇”数量提出了更高要求。

王大成介绍说，卫星遥感技术除了能在“碳源”方面发挥优势外，在“碳汇”方面，还可以通过计算生态遥感参数并将其转换为实际的森林、草原、湿地和海洋等固态能力和经济价值，为碳交易提供强大的数据支撑。

“与主要依赖地面观测、野外调查、统计数据分析、大气和生态系统模型模拟等方法的传统监测手段相比，空间遥感技术具有看得见、查得准、厘得清等优势。”王大成说。

截至目前，中国科学院空天信息创新研究院针对“双碳”监测已参与发射了多颗卫星，并基于国家遥感应用工程技术研究中心先进的卫星遥感监测技术，结合无人机重点监控与高点监测等进行深度覆盖，构建了国家-省-市-区/县-园区-企业的空天地一体化生态碳汇智能监测平台。

目前，我国缺少完善的“碳达峰”“碳中和”标准计量和统计监测的评价体系、技术标准，需要完善碳排放数据管理和发布制度，建设与国际标准衔接、互认的数据标准质量体系。

为此，王大成团队联合包括央企在内的业内企业以及相关高校、研究所，制定了8套关于卫星监测二氧化碳和碳源的团体标准作为指导卫星技术监测“双碳”的行为规范，其中已发布公示的3套标准在业内引起高度关注。

为地方经济服务

“科学工作一定要服务地方经济。”在王大成团队的探索下，北京市大兴区裸地扬尘治理的顽疾也得到了有效“治疗”。

裸地扬尘是城市大气污染治理的重点，也是大兴区苦不堪言的难点。尤其是2020年初，随着拆迁遗留裸地、机场区域裸地、农田裸地等问题越发严重，大兴区镇域裸地面积一度达到镇域面积20%。

如此大面积的裸地监测治理一度完全依靠人工完成，不仅带来巨大的人力物力成本，还常常监测有误。

2020年3月，大兴区下决心依靠科技力量整治裸地扬尘，并与中国科学院空天信息创新研究院全面启动了“地面裸土动态遥感监测”项目。

王大成团队运用先进的遥感空间信息提取技术和卫星导航高精度定位技术，建立了以卫星遥感为主、地面调查为辅的裸土动态遥感监测服务技术体系，建立了裸土数字化台账，对大兴区裸土分布及其变化进行月度、季度、年度遥感监测。

为更精细整治裸土，他们将裸地图斑分成1万多块，并建立图斑终身制，每块裸地都有终身专属编号，以保障裸地整治全过程可溯源。

此外，他们还将大兴区裸地辖区细分出22个镇街行政网格，每月进行一次“全身扫描”，并出具月度监测报告和对应的裸土治理效果评估专报供政府部门决策参考。

“我们的监测精度可以达到0.8米×0.8米——大概地砖大小。”王大成说。

很快，他们就为大兴区裸地治理交出了亮眼的成绩单——治理率高达70.85%。但王大成并未因此满足，他希望进一步降低人工消耗，提高监管准确率。

在治理过程中，王大成发现，由于卫星采集数据与治理之间的时间差等原因，有些已治理的裸土可能被误判为未治理，不仅需要人工重新到现场核定，还可能开出错误的“罚单”。

为此，王大成又研发了裸土治理可移动设备，利用该设备可将治理后的图片拍照上传，不仅降低了判定错误率，还极大减轻了工作人员的核定负担。

除此之外，他们还利用卫星收集的数据建立了数据算法和数据库。

目前，王大成团队已经与北京市大兴区环保局、昌平区环保局，河北省邯郸市丛台区政府和海南省南繁管理局等签署了服务合同，合同额已超过千万元。

为环境“看病”

当医生，一直是王大成的梦想。

受从医父母的影响，王大成儿时连过家家都在扮演医生，但有些怕血的他在高考选择专业时却犯了难。

“如果不能给人看病，那就给生态和环境看病吧。”就这样，王大成将“医生”梦的种子，埋进了另一块“土壤”里。

2011年，刚刚29岁的他还在北京大学遥感与地理信息系统研究所进行博士后研究。受北京市委组织部的委派，王大成挂职长阳镇，成为北京市当时最年轻的科技副县长。

之后的7年里，王大成将遥感技术融入到城市管理中，在长阳镇建设了智慧长阳公共资源运营中心和良乡高教园大数据营运中心，提供跨系统、跨部门的数据资源整合及服务，并且开展了智慧养老、智慧社区等应用。

“我国的遥感技术还没有充分发挥价值。”王大成一直在思考如何利用科技解决更多领域的实际问题。

除了环境污染监测和智慧城市建设外，王大成团队还利用卫星遥感影像和数据，回溯地貌特征，协助破获了十三陵文物盗窃案。

提及未来，王大成表示，希望利用遥感的独特优势，主要使用国产卫星数据从宏观上实现“一把尺子量全球”，对区域环境进行精准的“望闻问切”，为国际碳排放提供可审计、可追溯的真实客观数据，使我国掌握气候协商主动权，建设性参与全球环境可持续治理。

（原载于《中国科学报》 2023-06-12 第4版 转移转化）