王國胤，張學(xué)睿，羅小波，吳迪，王鼎益

（1.中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院電子信息技術(shù)研究所，重慶400714；2.重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶400065；3.長江師范學(xué)院三峽庫區(qū)環(huán)境監(jiān)測和災(zāi)害防治工程研究中心，重慶408100）

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三峽工程綜合監(jiān)測體系建設(shè)芻議

王國胤1，2，張學(xué)睿1，羅小波2，吳迪1，王鼎益3

（1.中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院電子信息技術(shù)研究所，重慶400714；2.重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶400065；3.長江師范學(xué)院三峽庫區(qū)環(huán)境監(jiān)測和災(zāi)害防治工程研究中心，重慶408100）

現(xiàn)有野長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)冶經(jīng)過十幾年的建設(shè)和運(yùn)行，初步形成了適應(yīng)建設(shè)期需求的復(fù)合監(jiān)測體系，對三峽工程可能引起的生態(tài)與環(huán)境問題進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測，集成存儲了三峽工程蓄水前不可重現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境本底數(shù)據(jù)及蓄水后動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)遙隨著三峽工程由試驗(yàn)性蓄水逐步進(jìn)入運(yùn)行管理期，為提高三峽工程綜合管理能力、確保三峽工程長期安全運(yùn)行、充分發(fā)揮工程綜合效益、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防治地質(zhì)災(zāi)害、促進(jìn)移民安穩(wěn)致富、實(shí)現(xiàn)水庫可持續(xù)綜合利用，需要建設(shè)綜合監(jiān)測體系遙文章分析了現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的狀況和三峽工程運(yùn)行管理的需求，提出綜合監(jiān)測體系建設(shè)的初步建議遙在原有監(jiān)測體系的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充監(jiān)測站點(diǎn)、完善監(jiān)測內(nèi)容、提升監(jiān)測能力，特別是實(shí)時、在線監(jiān)測能力遙從建設(shè)期野跟蹤觀察，保存歷史冶的記錄型監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行期野重在應(yīng)用，兼顧記錄冶的管理型監(jiān)測，應(yīng)從根本上提高庫區(qū)綜合監(jiān)測的野五化冶水平，即監(jiān)測指標(biāo)體系和監(jiān)測過程標(biāo)準(zhǔn)化、監(jiān)測體系組織與管理制度化、監(jiān)測體系運(yùn)行長期化、監(jiān)測體系社會服務(wù)規(guī)范化以及監(jiān)測系統(tǒng)信息化，以滿足綜合管理、實(shí)時管理和應(yīng)急管理的需求；提高監(jiān)測信息的全面性、及時性、可靠性、完整性、序列性，為科學(xué)認(rèn)知、風(fēng)險(xiǎn)防范、管理決策提供基礎(chǔ)信息支撐；有效掌握三峽工程運(yùn)行和庫區(qū)環(huán)境動態(tài)變化以及人類活動的相互影響，客觀反映國家相關(guān)規(guī)劃實(shí)施效果，為三峽工程綜合管理與決策提供科學(xué)依據(jù)遙

三峽工程；生態(tài)環(huán)境；生態(tài)系統(tǒng)；綜合監(jiān)測

隨著三峽工程由試驗(yàn)性蓄水期逐步進(jìn)入運(yùn)行管理期，三峽工程管理工作的重點(diǎn)將由工程建設(shè)和移民安置管理為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣呔C合管理能力、確保三峽工程長期安全運(yùn)行、充分發(fā)揮工程綜合效益、建設(shè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境、防治地質(zhì)災(zāi)害、促進(jìn)移民安穩(wěn)致富、實(shí)現(xiàn)水庫可持續(xù)綜合利用?；貞?yīng)三峽工程管理工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移以及當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)對三峽工程提出的新要求，三峽工程綜合管理能力建設(shè)被列入國務(wù)院在2011年批準(zhǔn)的《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》［1］。三峽工程綜合管理能力建設(shè)主要由綜合監(jiān)測體系、信息共享與綜合服務(wù)平臺、綜合應(yīng)用會商決策支持系統(tǒng)、應(yīng)急能力建設(shè)和檔案建設(shè)組成。綜合監(jiān)測體系建設(shè)主要是在原有監(jiān)測體系的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充監(jiān)測站點(diǎn)、完善監(jiān)測內(nèi)容、提升監(jiān)測能力，從建設(shè)期“跟蹤觀察，保存歷史”的記錄型監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行期“重在應(yīng)用，兼顧記錄”的管理型監(jiān)測，應(yīng)對大尺度、敏感性問題和突發(fā)性問題，滿足綜合管理和實(shí)時管理更高的要求。綜合監(jiān)測體系建設(shè)主要依托原有的“長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”，進(jìn)一步突出專業(yè)特點(diǎn)、優(yōu)化監(jiān)測站點(diǎn)布局，擴(kuò)大覆蓋范圍、充實(shí)監(jiān)測內(nèi)容，完善和提升專業(yè)監(jiān)測能力，特別是實(shí)時、在線監(jiān)測能力，應(yīng)從樞紐運(yùn)行安全、水庫庫容及岸線、地質(zhì)災(zāi)害與地震、移民安穩(wěn)致富、水環(huán)境、生態(tài)與生物多樣性、局地氣候、生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測和遙感監(jiān)測等9個方面加強(qiáng)監(jiān)測能力建設(shè)，其中生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測和遙感監(jiān)測應(yīng)為重點(diǎn)建設(shè)對象。應(yīng)從根本上提高庫區(qū)綜合監(jiān)測的“五化”水平，即監(jiān)測指標(biāo)體系和監(jiān)測過程標(biāo)準(zhǔn)化、監(jiān)測體系組織與管理制度化、監(jiān)測體系運(yùn)行長期化、監(jiān)測體系社會服務(wù)規(guī)范化以及監(jiān)測系統(tǒng)信息化，以滿足綜合管理、實(shí)時管理和應(yīng)急管理的需求；應(yīng)提高監(jiān)測信息的全面性、及時性、可靠性、完整性、序列性，為科學(xué)認(rèn)知、風(fēng)險(xiǎn)防范、管理決策提供基礎(chǔ)信息支撐；有效掌握三峽工程運(yùn)行和庫區(qū)環(huán)境動態(tài)變化以及人類活動的相互影響，客觀反映國家相關(guān)規(guī)劃實(shí)施效果，為三峽工程綜合管理與決策提供科學(xué)依據(jù)。

1　歷史和現(xiàn)狀

為了對三峽水庫建庫前后的庫區(qū)、長江中下游及河口地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境實(shí)施跟蹤監(jiān)測，國務(wù)院三峽辦在1996年組織環(huán)保、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、衛(wèi)生、地質(zhì)、地震、交通、中科院、三峽總公司、原三峽建委移民開發(fā)局及湖北、重慶兩?。ㄊ校┤嗣裾扔嘘P(guān)部門和單位共同建設(shè)跨地區(qū)、跨部門、跨學(xué)科的“長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”［2、3］，其組織體系結(jié)構(gòu)可參看三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)信息管理中心的網(wǎng)頁“監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”（http://www.tgenviron.org/sysintro/sysintro_content2.html）。

經(jīng)過后期的建設(shè)和長期的監(jiān)測系統(tǒng)效能評估，現(xiàn)有生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的建設(shè)和運(yùn)行，初步形成了適應(yīng)建設(shè)期需求的復(fù)合監(jiān)測體系。“長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”至今有10個監(jiān)測系統(tǒng)，含23個監(jiān)測類別、46項(xiàng)監(jiān)測科目、28個監(jiān)測重點(diǎn)站及其下屬約150個監(jiān)測基層站點(diǎn)。監(jiān)測內(nèi)容涵蓋水文水質(zhì)、污染源、魚類及水生生物、陸生動植物、局地氣候、人群健康、水庫誘發(fā)地震、地質(zhì)滑坡、泥沙淤積與沖刷、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、河口生態(tài)環(huán)境等諸多領(lǐng)域，積累了大量的重要數(shù)據(jù)［4］。

國家環(huán)境保護(hù)、水利、國土、交通、農(nóng)業(yè)等有關(guān)政府部門和單位在三峽庫區(qū)建立了水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)［5］。為加強(qiáng)重點(diǎn)流域水環(huán)境監(jiān)測工作，原國家環(huán)境保護(hù)總局建立了水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，包括國家地表水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)和國家地表水自動監(jiān)測網(wǎng)。地方環(huán)保部門面向水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的需求，在庫區(qū)亦設(shè)置了地表水自動監(jiān)測系統(tǒng)。水利部水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)初步形成了以水質(zhì)監(jiān)測為主、實(shí)時在線監(jiān)測和移動（應(yīng)急）監(jiān)測為輔的監(jiān)測模式，監(jiān)控長江干支流23條河流和8個重點(diǎn)湖（庫）。國土部水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是國家、省、地市3級地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，擁有各類地下水監(jiān)測點(diǎn)23 800多個，地下水監(jiān)測控制面積110萬km2，向全社會發(fā)布地下水動態(tài)監(jiān)測信息和全國地下水水位、水質(zhì)狀況、主要城市淺層地下水位變化情況。船舶移動源污染監(jiān)測的工作由交通運(yùn)輸部環(huán)境保護(hù)中心牽頭，落實(shí)到長江海事局下屬的重慶、萬州、三峽等3個海事局。農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站負(fù)責(zé)牽頭組織全國性農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測工作，三峽庫區(qū)重慶和湖北段都開展有農(nóng)藥、化肥面源污染的調(diào)查和監(jiān)測工作。部分學(xué)者也對三峽庫區(qū)的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)以及水環(huán)境監(jiān)測信息融合等方面進(jìn)行了研究［6-8］。

生態(tài)與生物多樣性主要通過常規(guī)方法監(jiān)測。重點(diǎn)站及各基層站對庫區(qū)的生態(tài)及生物多樣性監(jiān)測主要以人工調(diào)查和監(jiān)測為主，缺乏對生態(tài)環(huán)境變動的連續(xù)和實(shí)時監(jiān)測。目前開展的一些生態(tài)與生物多樣性在線監(jiān)測，監(jiān)測指標(biāo)尚顯單一，信息共享和分析應(yīng)用水平亟待提高；魚類與珍稀水生動物監(jiān)測重點(diǎn)站尚未開展在線監(jiān)測相關(guān)工作；水利部長江委水保局擁有移動監(jiān)測船“長江水環(huán)監(jiān)2000”，裝有目前國內(nèi)先進(jìn)的數(shù)控采樣設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)水質(zhì)、水量的同步觀測。還配備有相應(yīng)的快速檢測設(shè)備，可完成現(xiàn)場項(xiàng)目的監(jiān)測和待測樣品的制備，使大多數(shù)項(xiàng)目在半小時內(nèi)就能得到檢測結(jié)果。

現(xiàn)有“長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”依托中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所，使用遙感監(jiān)測技術(shù)作為輔助手段，重點(diǎn)開展土地利用/土地覆被、岸線變遷等遙感監(jiān)測。但遙感技術(shù)的應(yīng)用并未形成一套完整的業(yè)務(wù)體系，遙感資料需要全面更新。許多學(xué)者利用遙感數(shù)據(jù)對三峽生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等進(jìn)行了深入的研究，包括以長江師范學(xué)院為基地使用無人遙控飛艇搭載航拍器進(jìn)行生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測；董立新等利用面向?qū)ο蠓椒ǚ治隽斯こ糖捌冢?992年）與中期（2002年）農(nóng)林用地的變化特征和城市化對該地區(qū)農(nóng)林用地的影響［9］；史志華等利用多時相LANDSAT TM/ETM影像、文獻(xiàn)和野外調(diào)查資料，從土地利用類型與結(jié)構(gòu)、植被覆蓋度、土壤侵蝕等方面對三峽庫區(qū)樂天溪流域生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行了定量研究［10］；王天巍等應(yīng)用多時相、多來源遙感數(shù)據(jù)，采用圖像融合和圖像標(biāo)準(zhǔn)化等綜合手段，分析了三峽庫區(qū)樂天溪流域1978-2005年林地植被覆蓋度的變化趨勢［11］；吳昌廣等基于MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)，采用像元二分模型估算三峽庫區(qū)2000-2009年的年最大植被覆蓋度，并在像元尺度上分析了庫區(qū)年最大植被覆蓋度的時空變化規(guī)律及其驅(qū)動力［12］；楊武年等采用3S和多時相TM、SPOT、ERS-SAR和RADARSAT等圖像集成新技術(shù)快速有效地監(jiān)測、研究和評估地質(zhì)災(zāi)害對三峽工程以及周邊環(huán)境的影響［13］等。

2　現(xiàn)有監(jiān)測體系建設(shè)的需求分析

現(xiàn)有監(jiān)測體系對三峽庫區(qū)進(jìn)行了長期的跟蹤監(jiān)測，積累了三峽工程蓄水前及試運(yùn)行期間的大量歷史數(shù)據(jù)，不僅為三峽工程的建設(shè)與運(yùn)行、庫區(qū)與流域環(huán)境的保護(hù)和資源的可持續(xù)利用提供了保障，也為今后保障工程安全、研究三峽工程對生態(tài)與環(huán)境的影響奠定了基礎(chǔ)。但隨著三峽水庫蓄水運(yùn)用和生態(tài)文明時代的到來，環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域日益擴(kuò)大，環(huán)境監(jiān)測任務(wù)快速增加，環(huán)境管理要求不斷提高，一些新問題亟待解決。在三峽后續(xù)工作階段和長期運(yùn)行期間，為了應(yīng)對大尺度、敏感性問題和突發(fā)性問題，滿足綜合動態(tài)管理的要求，需要在原監(jiān)測工作基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善綜合監(jiān)測體系建設(shè)，同時也需推進(jìn)環(huán)境監(jiān)測服務(wù)的社會化［14］。

樞紐運(yùn)行安全監(jiān)測建設(shè)需求。樞紐運(yùn)行安全監(jiān)測系統(tǒng)原有監(jiān)測方法是10多年前確定的。為滿足三峽工程安全監(jiān)測工作的需要，適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求，需要在具備條件和技術(shù)可靠的基礎(chǔ)上，提高監(jiān)測自動化水平，以進(jìn)一步提高觀測效率和觀測精度，減少人工觀測工作量。

三峽水庫庫容及岸線監(jiān)測建設(shè)需求。目前，水庫庫容及大壩下游河道岸線監(jiān)測亟待解決的問題主要是：第一，三峽工程水文泥沙監(jiān)測工作有待繼續(xù)；第二，目前的監(jiān)測范圍偏小，三峽大壩下游河道監(jiān)測范圍為宜昌至湖口，湖口至長江河口段尚未納入監(jiān)測體系；第三，尚未開展涉河（庫）岸線工程動態(tài)監(jiān)控，尤其是信息技術(shù)手段較落后，無法及時、有效性地對庫區(qū)侵占和擠占庫容行為、庫區(qū)及長江中下游地區(qū)違規(guī)涉河（庫）工程建設(shè)事件進(jìn)行識別。

地質(zhì)災(zāi)害與地震監(jiān)測建設(shè)需求。隨著三峽水庫蓄水運(yùn)行，水位抬升達(dá)幾十米至百余米，水位漲落頻度加大，改變了岸坡水文地質(zhì)條件，加劇了對水庫邊坡穩(wěn)定的不利影響。根據(jù)上述情況，應(yīng)對群測群防和專業(yè)監(jiān)測范圍進(jìn)行調(diào)整，主要是：第一，把監(jiān)測范圍擴(kuò)大到移民安置區(qū)和生態(tài)屏障區(qū)；第二，加大三峽庫區(qū)重慶段地震監(jiān)測臺網(wǎng)的密度；第三，整合三峽庫區(qū)重慶段和庫首（湖北段）的庫區(qū)監(jiān)測臺網(wǎng)，以形成完整的三峽水庫地震監(jiān)測臺網(wǎng)；第四，提升地震應(yīng)急服務(wù)功能。

庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會及移民安穩(wěn)監(jiān)測建設(shè)需求。現(xiàn)有庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會及移民安穩(wěn)致富監(jiān)測系統(tǒng)主要存在以下3個問題和建設(shè)需求：第一，監(jiān)測內(nèi)容分散，監(jiān)測指標(biāo)少，難以反映移民安穩(wěn)致富項(xiàng)目實(shí)施過程和效果；第二，信息化程度低，難以提升移民安穩(wěn)致富管理效率和效能；第三，監(jiān)測工作缺乏連續(xù)性，難以反映移民安穩(wěn)致富過程中存在的問題。

水環(huán)境監(jiān)測建設(shè)需求。三峽后續(xù)工作要求水環(huán)境監(jiān)測將從現(xiàn)有跟蹤監(jiān)測向預(yù)警應(yīng)急轉(zhuǎn)變，由粗放型向精確型轉(zhuǎn)變，由監(jiān)測數(shù)據(jù)采集上傳向注重?cái)?shù)據(jù)上報(bào)時效性、準(zhǔn)確性轉(zhuǎn)變，不斷適應(yīng)三峽工程運(yùn)行的新形勢、新任務(wù)。需要加強(qiáng)的監(jiān)測內(nèi)容包括：干流水文水質(zhì)同步監(jiān)測、支流富營養(yǎng)化監(jiān)測、污染源監(jiān)測、水土保持及面源污染監(jiān)測、三峽水庫分行政區(qū)入庫污染物總量監(jiān)測等。

生物與生態(tài)多樣性監(jiān)測建設(shè)需求?，F(xiàn)有生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測，包括農(nóng)業(yè)、陸生、濕地、水生等4個生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測，共同存在的問題和差距主要是：監(jiān)測站點(diǎn)布局亟待優(yōu)化，監(jiān)測內(nèi)容和指標(biāo)亟待完善統(tǒng)一，監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)亟待更新，監(jiān)測數(shù)據(jù)采集傳輸和分析處理亟待自動化、信息化，監(jiān)測系統(tǒng)管理和人才隊(duì)伍培養(yǎng)亟待加強(qiáng)。需要加強(qiáng)的監(jiān)測內(nèi)容包括：農(nóng)業(yè)生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測、陸生生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測、濕地生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測、水生生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測等。

局地氣候監(jiān)測建設(shè)需求。庫區(qū)地形復(fù)雜，面積大，地表生態(tài)形式多樣，從客觀上要求建立數(shù)量眾多、地域覆蓋廣的監(jiān)測站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對全庫區(qū)長期有效的監(jiān)測。由于經(jīng)費(fèi)及人員等因素限制，監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為遲緩，尤其是監(jiān)測設(shè)施設(shè)備不完善，致使監(jiān)測內(nèi)容范圍較窄、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏。

生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測建設(shè)需求。在三峽后續(xù)工作階段和長期運(yùn)行期間，雖然已有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋了三峽庫區(qū)的主要干支流區(qū)域，但是目前其監(jiān)測手段難以滿足三峽工程管理和監(jiān)督監(jiān)測的需要。為了應(yīng)對大尺度、敏感性問題和突發(fā)性問題，從宏觀上滿足綜合管理和實(shí)時管理的要求，需在原監(jiān)測工作基礎(chǔ)上，增加在線監(jiān)測手段。在線監(jiān)測有著重復(fù)觀測周期短、記錄信息豐富等優(yōu)勢，可以快速、高效地獲取生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、人類活動和地質(zhì)災(zāi)害等監(jiān)測指標(biāo)，它與已有監(jiān)測系統(tǒng)相互補(bǔ)充，可增強(qiáng)信息集成和綜合分析能力，提升監(jiān)測能力，滿足綜合管理、實(shí)時管理和應(yīng)急管理的需求。相比較而言，目前三峽庫區(qū)在線監(jiān)測與國內(nèi)其他地區(qū)（如太湖流域）的差距較大。水文水質(zhì)同步監(jiān)測斷面、飲用水水質(zhì)監(jiān)測斷面、分區(qū)入庫污染物排污口、污染源、富營養(yǎng)化、地下水等設(shè)置在線監(jiān)測站較少。

遙感監(jiān)測建設(shè)需求。已建立的“長江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)”使用了部分遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)作為輔助資料，未形成業(yè)務(wù)化的常態(tài)監(jiān)測及分析。三峽庫區(qū)尚沒有建立系統(tǒng)、完整的遙感監(jiān)測及分析系統(tǒng)，遙感監(jiān)測技術(shù)手段未得到充分應(yīng)用。目前基于遙感技術(shù)的三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與應(yīng)急服務(wù)仍僅在個別區(qū)縣進(jìn)行應(yīng)用，尚缺乏在全三峽庫區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用的軟硬件環(huán)境與政策支持。遙感監(jiān)測系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)手段，具有覆蓋面廣、重復(fù)觀測周期短、記錄信息豐富等優(yōu)勢，可以快速、高效地獲取生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境、人類活動和地質(zhì)災(zāi)害等監(jiān)測指標(biāo)，它與已有監(jiān)測系統(tǒng)相互補(bǔ)充，可為三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水環(huán)境保護(hù)、岸線管理、地質(zhì)災(zāi)害防治等決策提供高效、科學(xué)、客觀的數(shù)據(jù)支撐。

3　綜合監(jiān)測體系建設(shè)構(gòu)想

根據(jù)《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》實(shí)施的實(shí)際情況，迫切需要建設(shè)綜合監(jiān)測體系，包含樞紐運(yùn)行安全、水庫庫容及岸線、地質(zhì)災(zāi)害與地震、移民安穩(wěn)致富、水環(huán)境、生態(tài)與生物多樣性、局地氣候、生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測和遙感監(jiān)測等9個方面。建設(shè)目標(biāo)是在現(xiàn)有各監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上補(bǔ)充監(jiān)測站點(diǎn)、完善監(jiān)測內(nèi)容、提高監(jiān)測能力，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、遙感、衛(wèi)星導(dǎo)航（優(yōu)先使用北斗衛(wèi)星）等先進(jìn)技術(shù)手段，加強(qiáng)自動監(jiān)測、移動監(jiān)測、視頻監(jiān)測、遙感監(jiān)測能力建設(shè)，構(gòu)造感知時空網(wǎng)絡(luò)，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時采集傳輸、處理存儲、查詢分析、數(shù)據(jù)共享等能力，初步建成布局合理、層級清晰、結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容豐富、持續(xù)可用、覆蓋庫區(qū)和流域主要影響區(qū)的三峽工程綜合監(jiān)測體系，及時、準(zhǔn)確地跟蹤監(jiān)測三峽后續(xù)工作規(guī)劃實(shí)施、樞紐運(yùn)行安全、庫容岸線保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害防治、移民安穩(wěn)致富、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等信息，提高監(jiān)測信息的全面性、及時性、可靠性、完整性、序列性，為評價三峽后續(xù)工作規(guī)劃實(shí)施效果及科學(xué)認(rèn)知、管理決策、風(fēng)險(xiǎn)防范等提供基礎(chǔ)信息支撐。

綜合監(jiān)測體系建設(shè)的主要內(nèi)容按9個監(jiān)測方面概述，其中重點(diǎn)闡述生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測和空天地一體化遙感監(jiān)測兩方面。

3.1樞紐運(yùn)行安全監(jiān)測

監(jiān)測范圍為三峽大壩、船閘，監(jiān)測內(nèi)容包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測、建筑物地震反應(yīng)監(jiān)測、水力學(xué)監(jiān)測等。能力建設(shè)內(nèi)容包括大壩安全監(jiān)測自動化、大壩真空激光準(zhǔn)直變形監(jiān)測、水平位移監(jiān)測全網(wǎng)、船閘高邊坡變形超站儀觀測、對重要監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、綜合分析能力建設(shè)、共享管理系統(tǒng)建設(shè)。

3.2三峽水庫庫容及岸線監(jiān)測

監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)和長江中下游河道，包括三峽庫區(qū)朱沱至大壩河段干流及支流、大壩下游河道宜昌至徐六涇段；庫區(qū)重點(diǎn)河段河道覆蓋石家沱至剪刀峽河段、洛磧至長壽淺灘河段；洞庭湖及鄱陽湖河道地形監(jiān)測；荊江三口洪道水道地形監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容包括庫容監(jiān)測（水文泥沙數(shù)據(jù)、庫區(qū)河道地形數(shù)據(jù)）和岸線監(jiān)測（水道地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)）。能力建設(shè)內(nèi)容包括：監(jiān)測站建設(shè)，購置微機(jī)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、多波束測深儀等，新增設(shè)備及軟件；其中應(yīng)新增監(jiān)測指標(biāo)和能力提升監(jiān)測指標(biāo)。

3.3地質(zhì)災(zāi)害與地震監(jiān)測

地質(zhì)災(zāi)害與地震監(jiān)測包括地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)、高切坡監(jiān)測系統(tǒng)、地震監(jiān)測系統(tǒng)等3個系統(tǒng)。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)。高切坡監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測范圍覆蓋三峽庫區(qū)各縣（區(qū)）。地震監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)重慶段（進(jìn)一步優(yōu)化地震觀測臺站布局）。監(jiān)測內(nèi)容包括專業(yè)監(jiān)測和群測群防監(jiān)測。能力建設(shè)內(nèi)容包括監(jiān)測站點(diǎn)能力建設(shè)，監(jiān)測臺網(wǎng)建設(shè)，為區(qū)縣級基層監(jiān)測站、湖北省和重慶市監(jiān)測總站、三峽監(jiān)測中心補(bǔ)充和更新監(jiān)測儀器儀表、預(yù)警通訊設(shè)備、應(yīng)急監(jiān)測設(shè)備、預(yù)警專用交通設(shè)備、野外工作設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，購置系統(tǒng)軟硬件，加強(qiáng)信息化能力建設(shè)，提高信息反饋速度，建立信息共享機(jī)制，提升實(shí)時管理、應(yīng)急管理能力。

3.4庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會及移民安穩(wěn)致富監(jiān)測

監(jiān)測范圍為三峽水庫淹沒涉及湖北省、重慶市庫區(qū)19個區(qū)縣及重慶主城區(qū)移民安置區(qū)和生態(tài)屏障區(qū)。監(jiān)測內(nèi)容包括基礎(chǔ)設(shè)施和庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會、教育培訓(xùn)與就業(yè)創(chuàng)業(yè)、城鎮(zhèn)移民小區(qū)綜合幫扶、生態(tài)屏障區(qū)農(nóng)村人口流動及土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、自然與歷史文化遺產(chǎn)與旅游扶持和年度項(xiàng)目跟蹤評估等方面的監(jiān)測指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。能力建設(shè)內(nèi)容包括新增設(shè)備及軟件，提升監(jiān)測站點(diǎn)能力；建設(shè)覆蓋不同區(qū)域監(jiān)測站點(diǎn)的虛擬專用網(wǎng)（VPN）和移民安穩(wěn)致富中心站局域網(wǎng)；開發(fā)移民安穩(wěn)致富監(jiān)測信息系統(tǒng)，用戶覆蓋到所有監(jiān)測站點(diǎn)和中心站，系統(tǒng)功能包括采集傳輸、處理存儲、查詢分析、數(shù)據(jù)共享等。

3.5水環(huán)境監(jiān)測

監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)、庫區(qū)下游、庫區(qū)上游（入口）。監(jiān)測內(nèi)容分為水文水質(zhì)、支流富營養(yǎng)化、污染源監(jiān)測。能力建設(shè)內(nèi)容包括通過補(bǔ)充新形勢下欠缺的指標(biāo)、取消不必要指標(biāo)的方式完善監(jiān)測指標(biāo)體系；通過補(bǔ)充新監(jiān)測斷面、調(diào)整監(jiān)測范圍的方式優(yōu)化監(jiān)測站網(wǎng)布局；按照國家標(biāo)準(zhǔn)更新監(jiān)測方法，建立分行政區(qū)入庫污染物總量監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；更新老化采樣、監(jiān)測儀器設(shè)備，購置相應(yīng)監(jiān)測軟硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)分析軟件和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。

3.6生態(tài)與生物多樣性監(jiān)測

監(jiān)測范圍以三峽庫區(qū)及生態(tài)屏障區(qū)為重點(diǎn)，延及水庫上游、長江中下游及河口地區(qū)。監(jiān)測內(nèi)容包括農(nóng)業(yè)生態(tài)與生物多樣性、陸生生態(tài)與生物多樣性、濕地生態(tài)與生物多樣性、水生生態(tài)與生物多樣性。能力建設(shè)內(nèi)容包括增設(shè)中心監(jiān)測站、基層監(jiān)測站和監(jiān)測站點(diǎn)；增加監(jiān)測斷面；新增監(jiān)測指標(biāo)和提升能力監(jiān)測指標(biāo)；對監(jiān)測設(shè)施設(shè)備進(jìn)行更新和新增；對監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁U(kuò)建或新建，從而提高監(jiān)測能力。

3.7局地氣候監(jiān)測與分析

監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)的干流及萬州、涪陵和宜昌附近地區(qū)，延及庫區(qū)周邊及上游區(qū)域。監(jiān)測內(nèi)容包括地面氣象要素、立體剖面自動觀測、大氣環(huán)境質(zhì)量、鐵塔梯度觀測要素、水體溫度、太陽輻射、土壤水分、風(fēng)廓線雷達(dá)、負(fù)氧離子、應(yīng)急移動氣象、日值氣候和極端氣候等監(jiān)測指標(biāo)。能力建設(shè)內(nèi)容包括對監(jiān)測工作所需設(shè)施設(shè)備進(jìn)行更新和新增。新增國家氣象觀測站、自動氣象觀測站、百米鐵塔梯度觀測站、能見度觀測站、自動土壤水分觀測站、負(fù)氧離子監(jiān)測站、水溫觀測站、太陽輻射監(jiān)測站、大氣環(huán)境（空氣質(zhì)量）監(jiān)測站和建立氣象應(yīng)急移動系統(tǒng)，新增數(shù)據(jù)傳輸與共享管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，新建局地氣候監(jiān)測分析系統(tǒng)。利用原有網(wǎng)絡(luò)，包括有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)，新增在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

3.8生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測

監(jiān)測范圍為三峽庫區(qū)、庫區(qū)下游、庫區(qū)上游（入口）。監(jiān)測內(nèi)容包括水文水質(zhì)、支流富營養(yǎng)化、污染源、分區(qū)入庫污染物總量、陸生生態(tài)、濕地生態(tài)、水生生態(tài)、庫區(qū)干支流大氣環(huán)境。能力建設(shè)內(nèi)容包括建設(shè)水環(huán)境自動監(jiān)測、生態(tài)與生物多樣性自動監(jiān)測、水上移動監(jiān)測和生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)4方面。建設(shè)一個數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、實(shí)時、高效的信息采集、匯集、處理、共享、分析的數(shù)據(jù)服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時共享，支撐三峽工程管理決策；新建或提升監(jiān)測站點(diǎn)的在線監(jiān)測能力；購買硬軟件設(shè)備，建設(shè)增強(qiáng)和升級重點(diǎn)站、基層監(jiān)測站，新增在線監(jiān)測斷面，布設(shè)視頻監(jiān)控點(diǎn)；升級一艘移動監(jiān)測船和改造一艘船為水上移動監(jiān)測平臺；建設(shè)生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)收集與共享子系統(tǒng)和跨領(lǐng)域綜合分析子系統(tǒng)，基礎(chǔ)能力建設(shè)將包含網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)存儲能力建設(shè)、數(shù)據(jù)處理能力建設(shè)和基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境建設(shè)。

圖1　水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖Fig.1The logical structure of the automatic water environment monitoring system

3.8.1水環(huán)境自動監(jiān)測

水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)由飲用水水源地水質(zhì)安全自動監(jiān)測子系統(tǒng)、水文水質(zhì)同步自動監(jiān)測子系統(tǒng)、庫區(qū)富營養(yǎng)化自動監(jiān)測、污染源自動監(jiān)測、分區(qū)入庫污染物總量自動監(jiān)測5個子系統(tǒng)組成，按實(shí)際情況可考慮分為優(yōu)先建設(shè)和后期建設(shè)，分步實(shí)施。監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖1所示。優(yōu)先建設(shè)的監(jiān)測站點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布如圖2所示。

圖2　水環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)站點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布圖Fig.2The site map of the automatic water environment monitoring system

3.8.2生態(tài)與生物多樣性自動監(jiān)測

生態(tài)與生物多樣性自動監(jiān)測系統(tǒng)按生態(tài)系統(tǒng)劃分為農(nóng)業(yè)生態(tài)、陸生生態(tài)、濕地生態(tài)和水生生態(tài)4個子系統(tǒng)，按實(shí)際情況可考慮分為優(yōu)先建設(shè)和后期建設(shè)，分步實(shí)施。監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)及站點(diǎn)分布如圖3所示。

圖3　生態(tài)與生物多樣性自動監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)及站點(diǎn)分布Fig.3The logical structure and site distribution of the automatic eco-environment and biodiversity monitoring system

3.8.3水上移動監(jiān)測

水上移動監(jiān)測在現(xiàn)有基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善水上移動監(jiān)測能力，包括升級現(xiàn)有移動監(jiān)測船并改造一艘船為水上移動監(jiān)測平臺，按實(shí)際情況可考慮分為優(yōu)先建設(shè)和后期建設(shè)，分步實(shí)施。監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖4所示。

圖4　水上移動監(jiān)測系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖Fig.4The logical structure of the maritime marine monitoring system

3.8.4生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)

生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集與共享子系統(tǒng)和跨領(lǐng)域綜合分析子系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖5所示，平臺架構(gòu)如圖6所示。

圖5　生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖Fig.5The logical structure of the online eco-environmental monitoring information management system

圖6　生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測信息管理系統(tǒng)平臺架構(gòu)Fig.6The platform architecture of the online eco-environmental monitoring information management system

3.9空天地一體化遙感監(jiān)測

監(jiān)測范圍覆蓋三峽庫區(qū)與長江中下游影響區(qū)。采集高空間分辨率多光譜衛(wèi)星和小型無人機(jī)系統(tǒng)影像，提供空天地遙感采集數(shù)據(jù)、遙感影像幾何校正數(shù)據(jù)、遙感影像融合數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型和遙感分幅及鑲嵌數(shù)據(jù)等5大類遙感監(jiān)測框架數(shù)據(jù)。新增生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、水體遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、消落區(qū)及城鎮(zhèn)重點(diǎn)區(qū)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、水庫岸線遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和人類工程遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)等專題通用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，產(chǎn)生土地利用等遙感監(jiān)測成果。利用無人機(jī)等低空浮空器與地面數(shù)據(jù)采集終端動態(tài)監(jiān)測庫區(qū)重要生態(tài)屏障區(qū)、消落帶等的土地資源和植被覆蓋情況，基本農(nóng)田和建設(shè)用地情況，滑坡、崩塌和泥石流、水庫岸線的現(xiàn)狀及變化情況，水華、富營養(yǎng)化的位置與范圍面積，工程建設(shè)動態(tài)情況等。能力建設(shè)內(nèi)容包括遙感數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)建設(shè)、監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和建設(shè)遙感監(jiān)測及專業(yè)分析子系統(tǒng)。補(bǔ)充必要的計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備，解譯處理水庫岸線、生態(tài)環(huán)境、高切坡等專業(yè)領(lǐng)域的遙感監(jiān)測指標(biāo)，提供面向各專業(yè)使用的通用遙感監(jiān)測成果數(shù)據(jù)，并反演水庫岸線、生態(tài)環(huán)境、高切坡專業(yè)遙感參數(shù)。

空天地一體化遙感監(jiān)測系統(tǒng)包括遙感數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)、遙感監(jiān)測及專業(yè)分析子系統(tǒng)、各監(jiān)測系統(tǒng)等，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖7所示。遙感監(jiān)測及專業(yè)分析子系統(tǒng)總體框架如圖8所示。

圖7　空天地一體化遙感監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)Fig.7The integrated design of the space-air-earth based remote sensing monitoring system

圖8　遙感監(jiān)測及專業(yè)分析子系統(tǒng)總體框架Fig.8The overall framework of the remote sensing monitoring system and its thematic analysis subsystems

4　結(jié)論

三峽工程綜合監(jiān)測體系的建設(shè)符合《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》總體要求，是三峽工程綜合管理能力建設(shè)的重要組成部分，是強(qiáng)化國務(wù)院三峽辦對三峽工程的管理效能、促進(jìn)中央和地方需求有機(jī)結(jié)合的必要；是及時掌握《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》各項(xiàng)規(guī)劃措施落實(shí)情況、及時反饋規(guī)劃措施執(zhí)行信息、提高各項(xiàng)措施實(shí)施的力度和效率、促進(jìn)規(guī)劃全面落實(shí)的必要；是評價各項(xiàng)規(guī)劃措施的實(shí)際效果、為優(yōu)化項(xiàng)目和年度方案安排提供基礎(chǔ)依據(jù)、促進(jìn)提高資金使用效益的必要；是積累實(shí)施過程大量基礎(chǔ)信息，為評價規(guī)劃目標(biāo)實(shí)現(xiàn)程度、規(guī)劃項(xiàng)目驗(yàn)收、績效評價等提供基本資料和信息支持的必要；是應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、滿足監(jiān)測成果時效性和準(zhǔn)確性、提高綜合分析能力和信息化水平的必要。

通過建設(shè)，綜合監(jiān)測體系應(yīng)進(jìn)一步突出專業(yè)特點(diǎn)、優(yōu)化監(jiān)測站點(diǎn)布局，擴(kuò)大覆蓋范圍、充實(shí)監(jiān)測內(nèi)容，完善和提升監(jiān)測能力。特別是在實(shí)時、在線監(jiān)測能力方面，利用先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)信息采集、傳輸、分析、集成與共享能力建設(shè)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測自動化管理、實(shí)時預(yù)警預(yù)報(bào)和信息快速傳遞。建成布局合理、站點(diǎn)結(jié)合、覆蓋三峽工程影響區(qū)域的三峽工程綜合監(jiān)測體系，極大地提高監(jiān)測信息的全面性、及時性、可靠性、完整性、序列性，提升三峽工程綜合管理能力和水平，滿足三峽工程綜合管理、實(shí)時管理和應(yīng)急管理的需求。從根本上提高庫區(qū)綜合監(jiān)測的“五化”水平，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測指標(biāo)體系和監(jiān)測過程標(biāo)準(zhǔn)化、監(jiān)測體系組織與管理制度化、監(jiān)測體系運(yùn)行長期化、監(jiān)測體系社會服務(wù)規(guī)范化以及監(jiān)測系統(tǒng)信息化。

［1］三峽辦規(guī)劃司負(fù)責(zé)人解讀《三峽后續(xù)工作規(guī)劃》［EB/OL］（2011-05-30）［2016-03-5］.http://www.china.com.cn/policy/txt/2011-05/30/content_22667220.htm.

［2］黃真理，吳炳方，敖良桂.三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

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［責(zé)任編輯：丹興］

Discussion on Construction of Integrated Monitoring System of the Three Gorges Project

WANG Guo-yin1，2，ZHANG Xue-rui1，LUO Xiao-bo2，WU Di1，WANG Ding-yi3

（1.Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology，Chinese Academy of Sciences Chongqing 400714，China；2.College of Computer Science and Technology，ChongqingUniversity of Posts and Telecommunications，Chongqing400065，China；3.Research Center for Environmental Monitoringand Hazard Prevention of Three Gorges Reservoir，Yangtze Normal University，Chongqing 408100，China）

In ten more years of construction and operation，the“Ecological and Environmental Monitoring System for Three Gorges Project”has been tracking the status and evolution of the eco-environment in the Three Gorges region，and collecting a large amount of background and dynamic observational data before and after the impoundment of the reservoir.With the Project developing gradually from the test-run period to the one of operation and management，it is badly needed to build an integrated monitoring system for the Project，in order to improve the capability of its comprehensive management，ensure its long-term safe operation，and give full play to its potentials，as well as protect the eco-environment，control geological disasters，promote richness and stability of the migrants，and achieve sustainable utilization of the reservoir.This paper analyzes the current status of the existing monitoring system and the needs for an integrated one in the operation and management phase of the Project，andputs forward some suggestions on the construction of such a system.Based on the existing system，it is proposed to increase monitoring sites and indices，enhance monitoring ability，especially the ability of real-time and on-line observations.The purpose of the monitoring will be changed from“follow-up observation and preservation of historical record”during the construction period to the ones“focusing on the application for management while recording the data”in the operation period.This will improve comprehensive monitoring capability of the Project in five aspects，i.e.standardization of the monitoring indices and methods，systematization of the monitoring organization and management，sustainization of the system operation，normalization of the system's social services，and informatization of the system.All these efforts will meet the needs of real-time and emergency management of the Project for comprehensiveness，timeliness，reliability，integrity，and sequence，and provide fundamental information and scientific basis to support scientific cognizance，risk management，and decision-making；to correctly understand the interactions between the project operation，the environmental changes，and human activities；and to objectively reflect the effects and consequences of national planning implementation.

Three Gorges Project；ecological environment；ecosystem；integrated monitoring

X821

A

2096-2347（2016）01-0009-10

2016-03-21

國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2014ZX07104-006）。

王國胤（1970—），男，重慶人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，長江學(xué)者，主要從事生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測研究。E-mail：wanggy@ieee.org