Remote Sensing Monitoring Technology Transfer and Transformation for Urban Water Pollution
admin
2022-09-15
城市水污染遥感监测技术转移转化
Remote Sensing Monitoring Technology Transfer and Transformation for Urban Water Pollution
技术编号
BJ-008
提供单位
中国科学院空天信息创新研究院
技术大类
污染控制技术
联系人
申茜
技术类型
水污染物控制技术
电话
13581503622
邮箱
shenqian@aircas.ac.cn
适用范围
空天信息领域,受卫星遥感数据源限制。
推荐单位
北京市科学技术委员会
- 技术简要说明原理是通过高分辨率影像(<=2米)和专业化的处理得到反射率影像,进而利用一般水体和黑臭水体的反射率差异,识别和分级黑臭水体。功能是对污染水体大范围排查,治理过程监督,治理成效评估。工艺流程是:星地同步数据获取-污染水体识别模型构建-高分辨率影像处理-污染水体识别-异常值剔除-精度验证。技术特点是影像批处理数据量大,补充实测数据可以提高精度。关键设备为影像下载传输、运算服务器、便携式水质检测仪。
- 技术提供方中国科学院空天信息创新研究院(简称空天院)
- 技术主要指标信息影像分辨率优于2米,包括蓝绿红近红四个波段,波段间配准误差<0.1个像元,云量<15%,耀斑<15%。反射率误差<40%
- 商业应用情况1、2020年典型城市黑臭水体遥感筛查,北京,50万,监测了27个城市的黑臭水体空间分布,面积1.2万平方公里,保障了生态环境部污染防治攻坚战中的7个标志性战役之一。 2、黑臭水体监测评价项目,北京,32.5万,监测了2015~2019北京市平原区黑臭水体空间分布,为首都黑臭水体治理提供依据。
- 希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
- 商业应用单位联系人/电话/邮箱
- 设备投资工程设备一次投入金额为135万元:1台高性能服务器加上4~5台高性能电脑以及8~9块移动存储介质,投资金额20万元。地面或实验室内监测仪器包括:ASD便携式地物光谱仪80万、多种现场水质测量仪器(测量水体溶解氧、氧化还原电位、氨氮、浊度、透明度等)5万、多种室内水质测量仪器(烘干箱、程控箱式炉、恒温水浴锅、岛津UV2550分光光度计、电子分析天平等)30万。设备寿命一般为5~10年。
- 年运行维护费用系统正常运行时水电等费用约8000元,人工费约70万元,设备折旧费、修理费、管理费等维护费用约8万元。购买高分辨率卫星数据源服务:2米分辨率卫星影像价格80元/平方公里,0.8米分辨率价格120元/平方公里,0.5米分辨率价格300元/平方公里。例如某城市建成区面积1000平方公里,若采用2米分辨率数据所需费用为1000平方公里×80元/平方公里=8万元,若采用0.8米分辨率数据所需费用为1000平方公里×120元/平方公里=12万元,若采用0.5米分辨率所需费用为1000平方公里×300元/平方公里=30万元。
- 投资回收期本技术的静态投资回收期为半年。通过投入220万元(投资总额=设备一次投入+年运行维护费用)。以一个100万的项目为例,30万用于购买卫星影像,70万记作经济效益,在5名技术人员规模下,每年可以完成6个100万规模的项目,获取经济效益70万*6=420万,则静态投资回收期约为半年。
- 附加效益为联合国SDG重点指标中的目标六6.3部分“到2030年,通过减少污染的方式改善水质”提供科技支撑。本技术将有力的促进遥感技术、地理信息系统技术和计算机网络技术在水环境保护领域中的应用,带动高技术研究成果在环境监测与管理研究中的转化,提升我国水环境遥感研究和应用的技术能力和水平,为从根本上促进了水环境监测方式的变革和环境信息处理手段的更新,为我国可业务化运行的水环境遥感监测能力和信息系统打下重要的技术基础。同时,随着技术应用,对污水治理行业、水产养殖业、生态规划行业、新能源等行业都具有积极的影响。
- 综合效益截止2020年底,全国295个地级及以上城市黑臭水体占比小于10%,显著改善了城市人居环境。调查2500平方公里范围内的黑臭水体传统现场监测方式需要1年,采用遥感手段只需要15天。生态环境部每年需要派遣约2000人次进行全国黑臭水体督查,每人需要支付2000元劳务,另外需要支付食宿费用约100万元,总投入约500万元,使用本技术进行全国黑臭水体督查,年投入约100万元,能够为国家节省大量资金。
- 障碍对技术转移影响等级技术转移后的运营维护困难 投资成本高或投资回收期长
- 提交日期2020/12/25
- 技术成熟度本技术的成熟度等级中等。目前本技术的市场普及程度较高,本技术已经为生态环境、水利、自然资源等单位和企业提供了技术服务。目前空天院将该技术已推广应用至全国24个省的98个城市,黑臭水体遥感监测面积总计10.14万平方公里。 本技术的工艺路线成熟度如下:(1)数据集获取方式成熟(2)黑臭水体遥感识别模型构建技术成熟。(3)高分辨率遥感影像预处理成熟度中等。其中融合和正射校正技术成熟,大气校正技术成熟度中等。(4)城市黑臭水体识别与异常值剔除技术成熟。(5)精度验证成熟。
- 技术适用性与使用条件该技术适用性较高,在推广中主要是对专业人员进行培训,工作环境要求有服务器和工作电脑,人员进行图像处理。这中间需要专业人员判别大气校正是否成功,对水体进行画线,甄别异常值并进行剔除等。因此必须培训后才能上岗。
- 技术稳定性该技术在工程运行过程中能保持稳定,对环境、技术参数等干扰的敏感程度低。本技术服务使用的电脑服务器均使用高性能高配置机器,因此出现故障的可能性极小。 本技术最大的限制条件为遥感卫星数据源,必须保证卫星数据源充足,而下雨、有云雾、结冰等天气情况下,卫星拍摄的影像无法使用。同时,监测区域河道周围的建筑物、植被以及它们的阴影不能遮挡河道。本技术可以使用高分2、高分1、高分1BCD、高分6、高景、planet等多种数据源相互补充来保证卫星数据源充足。
- 技术安全性本技术属于光学探测技术(即遥感监测技术),指的是通过卫星传感器,在不接触被监测物体的条件下,对目标地物进行监测的技术。因此本技术在应用过程中不可能发生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险。存在一定的上游资源限制、配套设施不完善的风险,上游资源限制主要是卫星数据源缺乏,配套设施不完善主要是缺少必要的卫星接收平台,在一带一路建设过程中,可以建立高分辨率卫星影像接收平台。
- 技术转移推广障碍技术转移后的运营维护困难,投资成本高或投资回收期长
- 知识产权转让本单位为中国科学院空天信息创新研究院,具有独立的国内自主知识产权,是国内外率先开展黑臭水体遥感技术研究的团队。已经取得了相关技术的专利(1、城市黑臭水体遥感识别方法及装置,专利号:ZL201510917811.2,2、一种基于光谱指数模型的黑臭水体识别方法及系统,专利号:ZL201710385467.6),本单位的性质为事业单位。本技术为中国科学院空天信息创新研究院完全自主研发,不需要引进国外关键技术、工艺和设备。技术拥有方有产权转让意愿。