问题描述

对地观测（遥感卫星）系统是空间基础设施的重要组成部分，因其综合、动态、快速、大范围获取数据的优势，可作为全球资源环境动态监测及评估的核心技术。全球人类活动的不断加剧已使得地球生态环境的健康状况逐步下降，进而反作用于人类的自身健康。基于开展有效地球健康诊断、评估与识别的迫切需求，提出了对地观测技术发展的重点技术。围绕地球健康体检的科学内涵和健康地学目标，在系统梳理国内外新型对地观测技术进展基础上，提出了地球健康体检的主要内容、技术流程及其关键技术，总结了新型对地观测技术开展地球健康光谱监测网络建设平台构建方法以及开展地球体检的示范思路和展望。

问题背景

全球人类活动的不断加剧已逐步影响到地球的健康状况，着眼于对地观测技术发展，急需开展有效的地球健康诊断、评估与识别，充分利用并提升对地观测体系的整体效能，获悉地球健康状态，对地球进行全面的体检。目前对地观测（遥感卫星）数据应用种类繁多，遥感科技已显现出高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的“三高”新特征，不但可以被动接收地物反射的自然光，还可以接收地物发射的长波红外辐射，并能够利用合成孔径雷达和激光雷达主动发射电磁波，实现全天候的对地观测。

谱遥感技术是对地观测技术的重要核心技术，综合了地物波谱、地学图谱、地表时空演化谱信息，因具有动态、快速、大范围应用等特点，是监测和分析资源、环境乃至生态状况的最佳手段之一，可作为地球健康状况检测的核心技术。“谱遥感地球健康体检”即综合运用卫星遥感、航空遥感和地面站点、手持终端、岩心光谱扫描等多种监测手段，基于数据挖掘、数据融合、数据协同和数据同化等关键技术，形成一整套“天空地”一体化的光谱探测装备和数据处理系统，构建对中国和全球重点区域监测体系；用于研究危害人体健康的地表表层环境的形成条件、作用机理、分布特点、时空变化规律，进而可用于分析环境条件与元素余缺、人体状态的关系，以及环境演化特点、方向和可变性，为人类科学开发资源、打造宜居宜业环境和防控疾病、应对重大灾害等提供依据。

最新进展（截止问题发布年度）

1.明确谱遥感地球体检的项目

根据地球组成、地球关键带以及谱遥感能获取到的地球健康信息，明确谱遥感地球体检项目。依据地球关键带理论，地球关键带是陆地生态系统中土壤圈及其与大气圈、生物圈、水圈和岩石圈物质迁移和能量交换的交汇区域，也是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域，因此土壤、大气、生物、水体以及岩石将是地球体检的重点。

利用谱遥感获取数据覆盖广、速度快、光谱连续且蕴藏信息丰富的优势，可以开展土地覆盖调查、土地利用精细识别、农田作物品种分类与病虫害监测、林地草地健康诊断；河道水体富营养化监测、湖泊水质污染研究；矿山生态恢复、森林采伐监测、草地退化监测；大城市温室气体排放监测、植被“碳汇“精准评估、中等城市土地利用变化检测、集镇聚落信息提取等各项“体检”项目。

2.确定谱遥感地球体检各项目的参考值——健康地球的光谱谱系

为了能更好地重建健康地物光谱，提高健康地物光谱重建精度并对其真实性进行评价，需要建设一个具有国际先进水平、长期稳定可靠、开放的国家级光谱遥感几何和辐射定标及综合试验场。要通过真实性检验场网等基础设施，采集全球典型地区及典型地物的特征光谱作为“真值”，并建立相应的特征光谱库和样本库，从而形成健康地球的光谱图库。

3.建立地球健康体检的技术标准体系

土壤、大气、水体等和生态环境对全球环境具有重大影响，利用构建的地球健康指标光谱分析系统，结合地球健康检查指标体系，可对全球典型地区的土壤养分、物化特性、生产力质量和水环境、大气环境、矿山环境等进行分析与评价。按照综合标准化研究的方法,构建一套应用于大气圈、土壤圈及水圈等生态环境的天-空-地地球健康体检综合标准体系的框架。

4.“谱遥感”地球健康体检——科学计划

2021年11月，欧盟委员会发布《2030年土壤战略》，提出了包括荒漠化防治、退化土地土壤和富碳土壤生态系统恢复等2030年中期目标，以及到2050年完全适应气候变化影响的长期目标。我国第三次土壤普查也已获得农业农村部等相关部门批准，计划于2022年-2024年实施。

为实现宜居地球目标，开展如下“谱遥感”地球健康体检计划：①地球健康评价体系构建及初步试验。从土壤、水、大气和生态环境健康监测出发，构建地球健康评价要素与评价指标体系；建立典型区地球健康特征光谱库和样本库并开展星-空-地一体化遥感调查与评价；②明确体检项目，确定健康地球的光谱谱系，完善地球健康高光谱评价技术体系，推动申报“健康地球重大国际计划”；③研发谱遥感仪器并建设地球健康光谱监测网络及应用示范基地。

重要意义

开展土地健康体检，查明土壤健康水平，及时改良和修复显得尤为重要。还需开展多圈层、多尺度、多角度、多探测介质的地球健康全面体检，不断拓展自然资源调查监测新体系的探索与创建，实时掌握地球健康水平状况，从而更好地支撑地质文化村、现代农业富硒产业园、国家公园等建设，有效服务于健康中国和乡村振兴战略。