饮用水源地保护区环境风险源变化多尺度遥感探测机制与不确定性研究

Drinking water safety is an important factor of economic development, social stability and human health. Ensuring the safety of drinking water is the basic requirement to safeguard the fundamental interests of the masses. The quality of the tap water is directly related to the quality of the raw water provided by the drinking water source. Therefore, protection the safety of the drinking water source is of great significance. The protection area of the drinking water source is specially designated water and land area and it is the basic measure to protect the water quality of the drinking water source. In order to ensure long-term, stable and safe water supply, it is urgent to manage all kinds of risk sources that may release toxic and harmful substances and cause deterioration of water quality in protected areas. The traditional ground data based acquisition method of risk sources is time consuming and lack of objectivity. While multi-source and multi-scale remote sensing technology based method can capture the environmental risk sources and their dynamic change information quickly and accurately. Based on the deeply analysis of the multi-scale remote sensing detection mechanism for the risk sources in the drinking water source protection area, the time series high scale risk source change model can be developed first. And then, we can obtain the high-scale risk source monitoring results. Based on the time series risk source results, the changes of the risk sources and the spatial distribution of the changed risk sources can be detected. Finally, real test and uncertainty analysis of the changes of the risk sources are carried out.

饮用水安全是影响经济发展、社会稳定和人体健康的重要因素，保障饮用水安全是维护广大人民群众根本利益的基本要求。供给千家万户自来水的质量与饮用水源地提供的原水水质有直接关系，保护饮用水源地安全具有重要意义。水源地保护区是为保护水源地而专门划定的水域和陆域，是保护水源地水质的基本措施。为保障水源地长期稳定安全供水，急需对保护区内各种可能向水源地释放有毒有害物质、造成水质恶化的风险源进行监管。基于传统地面数据获取风险源的调查方式，效率低、获取信息不够客观与及时，通过多源多尺度遥感技术，可以快速准确捕捉环境风险源及其动态变化。在深入分析水源地风险源及其变化多尺度遥感探测机理的基础上，通过构建时间序列高分尺度风险源变化模型，获取水源地时间序列的高分尺度风险源监测结果，进而分析水源地风险源变化，得到变化风险源的空间分布规律，最后对水源地风险源变化进行真实性检验和不确定性分析。

饮用水安全是人民生活的一条底线。作为饮用水的源头，水源地安全是保障老百姓喝上放心水、健康水第一道关卡，关系到人民群众生命健康、社会秩序和谐稳定。我国饮用水水源地环境保护形势比较严峻，一些地区违法问题多见，环境风险隐患突出。环境风险源卫星遥感探测是世界性科技难题，我国水源地风险源类型、数量和隐蔽程度等均远超发达国家，对水源地环境风险源的预防、监管和治理是国家重大科技需求。. 项目针对水源地风险源高分影像监测时效性差、中分影像监测识别度不满足业务管理需求的现状，结合高、中分辨率遥感影像，开展风险源变化多尺度遥感探测机制与不确定性研究，探讨风险源在高分与中分遥感影像上的光谱与空间特征混合机理，建立风险源在不同尺度、不同时相遥感影像上的对应关系，构建风险源在不同尺度影像的特征先验知识库。提出基于超像素的时空自适应反射率融合模型(S-STARFM)、基于分层策略的时空融合模型(H-STFM)和结合2DSSA的时空融合模型（2DSSA-STFM），建立适用于高、中空间分辨率的风险源变化检测时空融合算法。基于时空融合模型，构建包含突变信息的风险源时序高分数据集，进行长时间序列的高分尺度风险源监测结果制图，对环境风险源目标进行提取和分析，并进行风险源变化结果的真实性检验，同时，开展水源地风险源变化分析。项目成果支撑高空间分辨率卫星数据满足水源地风险源监测时效性的需求。. 项目提出的理论模型和方法对滨海湿地盐沼植被的分类管理工作也具有较好的指导意义。同时，也为实现我国饮用水水源地环境风险源执法监管和精准防控的手段创新奠定了关键性的技术基础，支撑编写并发布国家生态环境行业标准《集中式地表水饮用水水源地风险源遥感调查技术规范（HJ 1236—2021）》，为水源地风险源监管与防控提供了关键性的技术支撑。成果持续广泛应用于生态环境部生态环境执法局、中央生态环境保护督察办公室等司局、生态环境部环境督查局和流域局以及各省、市、县的生态环境执法部门，技术助力国家水源地“高科技”监管。