黄河治理的下一站——商业遥感卫星编织的生态安全网- 大数跨境

中国地图出版社集团

2026-03-23

面对黄河流域生态保护与资源开发的双重挑战，我国正通过构建天基遥感、地面感知与智能分析一体化的监测体系，实现从被动应急向主动预警的重大转型。这套以商业遥感卫星为核心的空天地协同网络，可捕捉地表的毫米级变化，发出智能风险预警，守护着流域生态安全与人民生命财产安全，标志着我国在流域治理领域实现了从技术追赶到体系创新的跨越，为全球大河流域治理提供了“中国方案”。

黄河“几字弯”区域数字高程模型俯览

黄河“几字弯”区域由黄河上游部分河段与中游全段共同构成，数字高程模型俯览图直观展现了该区域的地形地貌特征。该区域地形复杂，既有黄土高原的沟壑纵横，也有鄂尔多斯高原的沙海延绵，还有河套平原的平坦开阔，蓝色线条勾勒出黄河蜿蜒的河道，周边山脉与平原交错，凸显了区域生态的脆弱性与重要性。图/吴军虎贾满

黄河之困：大河两岸的生态博弈

黄河，这条贯穿九省区的大河，流经青藏高原的冰川、黄土高原的千沟万壑、华北平原的沃野良田，孕育了五千年文明，也承载着沉重的生态压力。黄河流域是我国重要的能源与矿产基地，蕴藏着全国近半数的煤炭储量。陕北榆林、内蒙古鄂尔多斯等能源富集区均分布在黄河流域内，这些能源富集区的开采活动支撑着国家经济建设，也带来了严峻的生态挑战。煤炭开采、矿区建设等人类活动加剧了区域地质环境的不稳定性，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害风险不断升级，采空区沉降、地裂缝扩展、地下水系破坏等严峻的地质环境问题严重制约着流域的可持续发展。黄土高原的水土流失、流域内的水资源短缺、生态修复与开发利用的矛盾，更让这条母亲河的守护之路充满挑战。如何在保障安全发展的同时守护生态底线，成为黄河流域长远发展的关键课题。

伍姓湖保护综合治理，黄河流域生态环境治理的缩影

黄河流域涑水河下游伍姓湖保护综合治理工程现场，工人正铺设黑色土工膜防渗护水，以筑牢湿地生态屏障，助力改善水质、恢复湿地功能，守护黄河流域的生态安全。图/VCG

2021年3月14日深夜，陕西省渭南市临渭区向阳街道东王村发生了一起典型的深层土质滑坡险情。当晚11时20分，当大多数居民已在睡梦中，监测员康彦奎被手机预警短信的震动惊醒，监测系统通过短信提醒：康沟滑坡隐患点出现位移，系统判定该隐患点有明显灾变迹象。与此同时，系统平台将预警短信同步发送给当地地质灾害防治责任人，远程联动险情点预警广播，向当地居民进行语音和声光报警。地质灾害监测预警运维中心立即启动地质灾害监测预警预报处置机制，值班人员第一时间上报险情，渭南市自然资源和规划局领导迅速做出部署，安排干部联络向阳街道办事处，派专人对滑坡点地质变化情况进行现场查看，并会同街道办事处工作人员迅速设置险情点警戒线，连夜撤离受灾害威胁群众6人。3月17日21时01分，康沟滑坡点监测预警报警声再次响起；21时06分，灾害点出现大面积滑坡，累计下滑土方量约1.5万立方米，造成现场一台监测设备损毁，附近照明电杆及线路损坏，灾害点所在村组37户村民家中断电。滑坡山体下方形成堰塞湖，蓄水量约4000立方米，灾害点附近多栋村民房屋墙体出现不同程度裂缝。由于群众撤离及时，该起滑坡灾情未造成人员伤亡。这次成功避险是地质灾害防治工作中“人防+技防”协同发挥作用的典型案例，有效检验黄河流域陕西段周边地质灾害专群结合监测预警体系，表明围绕黄河流域生态安全的地质灾害综合防治体系建设、地质灾害监测预警设施已初见成效。

黄河流域资源开发与生态保护的矛盾突出

地图/薛忍生

这场救援的背后，是一套由商业遥感卫星、地面传感设备和人工智能（AI）组成的智能监测网络系统在默默支撑。该系统通过物联网技术将太空设备与地面感知连成一体，织就了一张覆盖黄河流域关键区域的生态安全网，让曾经被动应对灾害的人类，拥有了预见风险、防患于未然的能力，并日夜守护着黄河沿岸的生态安全和百姓安宁。

山区山体滑坡和泥石流次生灾害毁坏房屋示意图

图/VCG

技术转机：天空之眼与地面感知的协同

近年来，我国商业遥感卫星产业蓬勃兴起，为破解黄河流域治理难题提供了创新性的解决方案。2015年，“吉林一号”作为我国首颗商业遥感卫星成功升空，不仅具备0.72米高分辨率成像能力，更开创性地引入商业主体参与航天产业，以市场化运作机制加速技术创新和应用拓展，正式拉开了我国商业遥感卫星产业发展的序幕。此后，“高景”系列、“海淀”系列商业遥感卫星相继入轨，共同构建了功能互补的对地观测中国星座。这些卫星各具所长：有专注于获取高清晰度光学影像的卫星，精准识别地面上的细微变化；有搭载雷达设备的卫星，可穿透云层和雾霾，实现全天候监测；还有具备视频拍摄功能的卫星，可对动态目标进行实时追踪。这些卫星各司其职、协同作业，为黄河流域生态环境保护构筑了前所未有的天基感知体系。

在黄河流域生态保护的战场上，这组中国星座作为“太空哨兵”，持续对黄河流域进行周期性扫描，通过比对不同时期的遥感影像，能够敏锐地捕捉地表的异常变化。无论是山体出现细微位移，还是矿区地面开始沉降，这些肉眼难以察觉的迹象，往往是滑坡、塌陷等重大地质灾害的前兆。过去，地质灾害防治工作常陷入灾后应对的被动困境，正如一位地灾防治人员所形容的：“那就像是一场永远慢半拍的战争——救援力量总是在灾害发生后才赶赴现场。我们总是在灾后统计损失、反思教训，却难以在灾前采取有效的干预措施。”

卫星遥感技术在生态修复的长期监测与评估中同样展现出关键价值。青海木里煤矿矿区的生态修复项目便是一个典型案例。矿区地处黄河支流湟水最大支流大通河的上游盆地，其生态状况直接影响黄河流域的水源安全与生态屏障安全。在修复的过程中，高分辨率卫星影像为相关人员提供了持续、精准的地表数据支撑，使其能够精确评估植被恢复情况、土壤稳定性等指标，科学制订和调整修复策略、优化治理方案。项目负责人在回顾技术应用成效时表示：“以往我们需要组织大批人员翻山越岭、实地勘察，不仅耗时耗力，而且难以全面覆盖。如今，借助卫星遥感，我们坐在办公室里就能实时掌握整个矿区的生态情况，监测效率提升了数十倍。”

黄河蛇曲地貌

该图清晰呈现了黄河蛇曲的壮丽景观——河道如巨龙般蜿蜒，是地壳抬升与河流下蚀共同作用形成的典型地貌。图/VCG

在青海木里煤矿矿区生态修复监测平台上，项目负责人轻点鼠标，显示屏幕上即刻呈现出矿区全域的生态“体检报告”。通过高分辨率卫星的定期拍摄，能够对矿区实现每周一次的无死角“CT扫描”。这些太空中的“天眼”将采集的数据传回地面，经由智能算法解译，把图像中的每个像素转化为可量化的生态指标：系统自动生成植被健康地图，用从红色到绿色的渐变色直观显示草种发芽、修复成活的进程；通过雷达卫星监测地表毫米级形变，精准预警沉降风险；甚至能通过分析雨后地表径流痕迹，评估水土保持成效。

木里煤矿矿区高分辨率卫星影像对比

这组卫星影像是高寒草甸的“病历”，记录了人类活动从黄河上游生态敏感区留下的创伤，到治理修复的过程。昔日连绵的绿毯被矿坑与裸露的土壤撕裂，这道清晰的“伤疤”，唤醒了人们进行生态修复的决心，从而开启了数年通过卫星持续监测、让大地缓慢“愈合”的艰辛历程。图/吴军虎贾满

整个过程实现了从“管中窥豹”到“纵览全局”的跨越。以往需要数十人耗时数月完成的勘察任务，如今只需数天就能获得更全面、更精准的结果。监测效率提升数十倍的背后，是生态治理方式从依赖经验的“人工判断”到基于全域数据的“科学决策”的根本转变，让生态修复真正成为一门可测量、可追溯、可优化的精准科学。

木里煤矿修复时序影像

图/吴军虎贾满

编织安全网：天地一体智能监测

要构建完整的黄河生态安全防护体系，仅靠卫星的“高空远眺”，其效果仍然有限。卫星的宏观监测需要与地面的精准感知相结合，才能形成对地质环境的立体化认知。这种“天—地”协同的防护网络，既可广览全局，又能洞察细节，让风险监测无死角、无盲区。

在黄河沿岸的地质灾害高风险区域，研究人员布设了各类智能监测设备，形成密集的地面感知网络。在黄土高原沟壑区的坡地间，一体化压电式雨量计实时监测降雨数据，为滑坡预警系统提供数据支持，精准预判雨水入渗引发的边坡失稳风险；在煤矿采空区附近，地下水监测仪实时追踪地下水位变化与水质波动，及时防范采矿抽排水诱发的地下水漏斗扩大、地面沉降等问题；在高陡边坡与河谷岸坡地带，形变监测设备捕捉山体与坡体位移，及时发出预警信息，为灾前人员疏散争取宝贵时间。

AI 视雷一体泥石流监测设备

多点视频位移计

各类智能监测设备

融合多传感器信息，结合自主AI视觉算法，实现对目标物远程可“看”、可“测”、可“比对”的高精度、高效率、智能化监测。图/吴军虎贾满

这些地面设备通过物联网技术连接成网，实现了对地质环境的全天候监测。它们持续捕捉着地表与地下环境的细微变化，并将数据信息实时回传到数据处理中心，形成连贯的监测数据流。一位长期投身监测技术研发的人员形容：“这相当于给地球安装了‘听诊器’与‘体温计’，能够随时感知其‘脉搏’和‘体温’的波动。一旦某项指标出现异常偏离，系统便会触发分级警报，指引我们精准施策、提前处置。”

在此基础上，人工智能技术为这套监测网络赋予了“智慧大脑”，进一步提升了系统的风险预测能力。通过机器学习算法对海量历史监测数据、灾害案例数据进行深度训练，系统能够识别灾害前兆的隐藏规律。例如，系统监测到某处边坡在持续降雨后，会出现特定模式的形变。当系统监测到同类模式重现时，便会结合区域地质背景、降雨实况等数据，自动评估滑坡、泥石流的发生概率与风险等级，生成分级预警信息并快速发出警报。这种融合大数据和人工智能的预测模式，为黄河流域灾害防治带来了根本性变革。2024年汛期，该系统在黄河流域成功预警37起地质灾害，为人员疏散和应急工程处置赢得了关键时间窗口，不仅有效规避了大量人员伤亡，更显著降低了灾害造成的经济损失，让流域灾害防治从“被动应对”真正迈向“主动防御”。

这套智能监测系统守护的不仅是黄河流域的山川草木、河湖湿地，更是两岸千家万户的生命安全与生活安宁。例如，地处黄土高原腹地的甘肃省天水市张家川回族自治县，截至2024年7月15日，普适型地质灾害监测系统已覆盖全县17个乡镇的86个地质灾害隐患点。2024年夏季，持续多日的强降雨引发多处边坡险情，监测系统精准捕捉异常信号并及时发出预警信息，当地政府依据预警数据迅速启动转移预案，组织2000余名受威胁群众提前撤离至安全区域，有效规避了可能发生的人员伤亡事件。而在黄河上游的青海木里煤矿矿区生态修复项目中，卫星遥感监测为生态修复工作提供了科学依据。研究人员通过解译多期高分辨率卫星影像，评估植被恢复成效，用以指导并调整修复策略。经过三年系统治理，项目区植被覆盖率由治理前的不足30%跃升至70%以上，曾经裸露的矿坑重新披上绿装，区域生态环境质量明显改善。这些鲜活的实践案例清晰诠释了技术创新的最终目标是服务于人民生活。科技不再是冰冷的仪器和枯燥的数据，而是转化为可及可感的民生福祉。

甘肃省天水市张家川回族自治县梯田

甘肃省天水市张家川回族自治县梁山镇五方村梯田层叠如画，商业遥感卫星编织的生态安全网在张家川落地——普适型地质灾害监测系统覆盖全县地质灾害隐患点，守护自然与生命安全。图/VCG

政策破冰：商业航天的制度赋能

我国商业遥感卫星的发展历程，是一部典型的从技术追赶到体系引领的逆袭史。这条道路清晰地呈现出“引进借鉴、并行发展、局部引领”的三级跃迁轨迹。

回望产业起步期，我国遥感应用曾高度依赖国际数据供应链，不仅需要承受高昂的采购成本，更受制于漫长的数据获取周期，难以满足国土监测、应急响应等领域对时效性的迫切需求。其中，高分辨率遥感数据长期被国外供应商垄断，已成为制约国家在关键领域实现技术自主与应用深化的“卡脖子”难题，产业升级的呼声日益强烈。

真正的转折点出现在2014年。国务院发布的《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》，首次从国家层面明确“鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星”，并着手完善数据政策。这份纲领性文件如同一把钥匙，开启了制度创新的闸门，大幅降低了商业航天领域的准入门槛，为市场活力的迸发与产业生态的繁荣释放出前所未有的强烈信号。政策东风之下，一批拥有核心技术与市场嗅觉的商业航天企业迅速乘势而上，共同绘制了一幅波澜壮阔的产业画卷：长光卫星技术股份有限公司以“吉林一号”组网的成功发射，宣告我国商业遥感步入亚米级高分辨率时代；二十一世纪空间技术应用股份有限公司通过部署“北京二号”星座，显著提升了高效对地观测的覆盖能力；中国四维测绘技术有限公司则凭借“高景”系列，实现了从光学到多模态综合观测的技术突破。这些领军企业的集体冲锋，不仅驱动了卫星平台、先进载荷与智能处理算法的快速迭代，更引发了一场深刻的“成本革命”——昔日动辄数万元、交付周期长达数月的高清影像，如今已降至亲民的千元级别，并能在短短一周内交付使用。成本门槛的下降与服务效率的飙升，双重效应叠加，使得遥感技术彻底摆脱了“阳春白雪”的昂贵工具形象，蜕变为赋能千行百业、触手可及的普惠性数字基础设施，其应用广度拓展了政府精细治理与商业创新模式。

这一技术体系的跨越式发展，在国家重大战略场景中找到了价值锚点。在黄河流域生态保护和高质量发展的宏伟蓝图下，商业遥感卫星展现了其不可替代的硬核实力。从陕北能源矿区地面沉降的毫米级监测、黄土高原地质灾害的早期智能预警，到全流域生态质量的系统性评估、重大修复工程的精准化监督，卫星遥感技术已深度融入“全域感知、智能预警、精准治理”的现代化治理链条。它不再仅仅是提供影像的工具，而是逐步成长为支撑整个黄河流域生态安全与绿色发展的核心数字底座和重要技术基础设施。从破解“卡脖子”困境，到培育出蓬勃的商业生态，再到支撑国家战略的实践，中国商业遥感卫星完成了一次完美的闭环，真正实现了从单一技术突破到全体系能力引领的历史性跨越，为在新一轮科技革命中抢占空天信息制高点奠定了坚实基础。

智慧未来：黄河治理的下一站

随着技术体系的持续完善与应用场景的深度拓展，商业遥感卫星在黄河流域生态保护中扮演愈加核心的角色，推动流域治理从监测预警向智慧决策跨越式升级，为母亲河的永续安澜提供更多可能性。

当前，研究人员正全力构建地学知识图谱，并建立基于多模态的地质多场景垂向模型。这意味着天地一体智能监测系统将实现从数据感知到认知决策的能力跃升，不仅能高效汇集卫星、地面设备等多源监测数据信息，更能通过对海量数据的深度挖掘和关联分析，精准识别复杂环境中难以察觉的演变规律和风险耦合关系，为灾害预测、生态评估与空间规划提供可解释、可溯源的决策依据，从而使治理方案更具针对性与前瞻性。

黄河吴忠段卫星影像

在这幅影像中，黄河上游吴忠段宛如一幅徐徐展开的生态画卷。0.5米的高分辨率下，河水勾勒出的优美河道，与两岸整齐的农田、金黄的沙地以及聚集的居民区交织共生。这不仅是一张地理影像，更是人水关系的生动写照：卫星之眼清晰捕捉到生态治理背景下，农田与沙地如何相依共存，人类活动如何与自然地貌协同演进，见证着区域生态安全的每一处精微笔触。图/吴军虎贾满

在技术前端，新一代遥感卫星正朝着更高空间分辨率、更短重访周期、更强在轨智能处理能力的方向发展。未来，随着遥感卫星技术的持续突破，配合地面物联网设备的升级和人工智能算法的优化，将构建起更密集、更灵敏、更智能的监测网络。在此框架下，黄河流域生态保护将正式迈入“智慧守护”新阶段，实现对整个流域生态系统的数字化模拟、常态化诊断与前瞻性调控。

黄河流域的生态保护之路仍然面临诸多挑战，生态治理任重道远。随着商业遥感卫星划过天际、地面传感器传回数据、数据分析系统不断迭代优化，天地一体监测网络正在积累起前所未有的监测能力与应对信心。这条古老的母亲河，曾经见证了农耕文明的沧桑变迁，如今正见证着科技创新带来的技术变革。在“太空哨兵”的守护下，黄河的安澜不仅是生态目标，更是文明延续的保障。当技术创新与生态价值彼此增益，人与自然和谐共生的故事也将在科技创新的时代中续写更恢宏的篇章。

※审图号：GS京（2025）2597号

原文选自《地图》杂志2025年第5期。