遙感反演助力大氣污染防治

葉曉婷 鄭挺穎

氣溶膠對氣象、氣候、交通、生態等，尤其是公眾健康造成顯著影響，近些年，霧霾成為社會關注熱點。要減少霧霾的發生，減少大氣中的氣溶膠含量是必要途徑。中國礦業大學能源與環境遙感大數據研究中心主任、國際歐亞科學院院士薛勇，在氣溶膠遙感定量反演及遙感大數據處理方面，已取得豐碩研究成果，連續兩年被遙感領域國際頂級期刊進行封面報道。

薛勇院士的團隊開發了新的物理模型與算法，利用衛星遙感數據與地面實測相結合進行陸地大氣氣溶膠濃度估算，推導出區域及全球尺度的氣溶膠時空變化，力求解決地球大數據處理方面的“卡脖子”問題，為大氣污染防治提供科學依據和技術支撐。

9月29日，《環境與生活》雜志記者前往江蘇徐州的中國礦業大學環境與測繪學院，就氣溶膠的遙感定量反演等相關問題采訪了薛勇教授。

為區域大氣污染防治提供科技支撐

“氣溶膠是在氣體中穩定分散懸浮的液態或固體小顆粒，顆粒直徑一般小于100微米（0.1毫米），我們熟悉的空氣污染物PM2.5就是一種氣溶膠。你看這是蘇皖魯豫一帶氣溶膠每年的情況。這是我們中國礦業大學能源與環境遙感大數據研究中心的團隊依據衛星數據，結合自主開發的算法模型，做出的定量反演產品，從這些圖片中能非常清晰地看到這片區域每年的氣溶膠變化。另外，這是采用我國高分系列衛星的數據反演出的蘇皖魯豫交界區域，包括徐州、濟寧、菏澤、棗莊、商丘、淮北等地的氣溶膠情況。我們的模型不僅可以計算區域的氣溶膠變化情況，還可以計算全球的?！?月29日，薛勇院士在他的辦公室里，指著電腦上的圖片，向《環境與生活》雜志記者介紹了蘇皖魯豫交界區氣溶膠的遙感反演結果。

據了解，近年來，蘇皖魯豫交界區作為京津冀及周邊地區、長三角兩個大氣污染治理重點區域的連接帶，空氣污染問題逐漸凸顯。該地區集中了近8000萬噸鋼鐵、4000萬噸焦化、1.4億噸水泥、1.1億噸石化產能，區域煤炭總消費量達到3.2億噸，基礎排放量高，而大氣污染治理起步較晚，基礎相對薄弱，成為大氣污染治理和環境監管的“洼地”。生態環境部在綜合考量評估該區域的污染程度、區位特點、基礎排放、治理進程等因素后，將其納入管控重點。

薛勇院士表示，受資源條件、產業發展等因素影響，煤炭在我國能源安全中起壓倉石作用，未來很長一段時間內，其主體地位很難根本改變。以煤為主的能源開發利用，不可避免地帶來了大氣污染、土地退化、植被破壞等環境污染和生態破壞問題。江蘇省重工業基地徐州是蘇皖魯豫交界處經濟體量最大的城市，而地處徐州的中國礦業大學作為該區域最有影響力的高校之一，具有很好的區位優勢和研究基礎，在“蘇皖魯豫交界區域大氣污染防治”中，可發揮重要的學術紐帶和科技支撐的作用。

他說，中國礦業大學作為目前以礦業命名的特色鮮明大學，在與煤炭開發、生產和利用相關的安全、測繪、信息技術、生態恢復、管理工程等領域的研究形成了優勢。與此同時，隨著新一代國產高分系列衛星相繼投入應用，我國遙感已正式步入高分辨率影像的大數據時代。遙感大數據具有長時間序列、大范圍覆蓋的優勢，在煤基污染與溫室氣體排放監測評估、礦區土地復墾與生態修復等能源與環境研究中，發揮著越來越重要的作用。

“2019年，我們中心在這些背景下應運而生，目前主要工作是使用高分辨率、高光譜大氣成分遙感技術，動態、定量地評價燃煤電廠、焦化廠、煤化工的氮氧化物、二氧化硫、氣溶膠顆粒物及甲烷、一氧化碳、二氧化碳等污染物與溫室氣體的排放。我們團隊還可以使用長時序、高分辨率的遙感數據，反演煤礦區的生態系統生產力、土壤質量、植被指數、人為熱排放等生態與環境指標?！毖τ陆淌诮榻B。

負責和承擔國際國內重大科研項目

薛勇院士是土生土長的徐州人，1982年考入北京大學空間物理本科專業，在北大遙感與地理信息研究所讀完研究生后留在北大任教。兩年后，薛勇到英國丹迪大學攻讀應用物理專業博士，后來在英國讀了博士后，在英國多所著名大學任教，從講師成長為教授。他是英國皇家特許物理學家，IEEE（國際電氣與電子工程師協會）地學遙感學會高級會員，英國物理研究所學術成員，英國遙感和航空測量學會專業會員。

在國外期間，他承擔了眾多重大科研項目，如歐盟FP7計劃項目、歐洲航天局（ESA）全球氣候變化氣溶膠項目等。1999年，薛勇入選我國“教育部長江學者獎勵計劃”第二批特聘教授，此后與國內科研院所建立了許多合作關系。他還擔任國家遙感中心“龍計劃”大氣衛星遙感項目的首席調查員。

薛勇院士介紹，“龍計劃”是國家遙感中心與歐洲航天局對地觀測部2004年在地球觀測領域啟動的大型科技合作研究計劃，目的是聯合中歐知名遙感專家開展合作研究，促進遙感技術應用水平的提高，每4年為一期。歷經16年，中歐雙方逐步探索出了一套“政府搭建平臺，科學家自主參與，共享地球觀測數據”的科技合作機制，建立了中歐地球觀測數據共享應用的獨特渠道。在前四期合作基礎上，最新的“龍計劃”第五期涵蓋了氣候變化、大數據分析等10個研究領域的55個合作項目，豐富了衛星數據共享資源并擴大了參研科學家規模。

薛勇院士還是國家重點研發計劃“全球變化及應對”重點專項“全球變化大數據的科學認知與云共享平臺項目”子課題負責人、國家重點研發計劃“東部沿海天-空-地多平臺一體化監測技術綜合集成應用示范”子課題負責人、國家自然科學基金項目“基于時間序列技術的NOAA/AVHRR 陸地氣溶膠遙感反演研究”項目負責人，曾經擔任863計劃地球觀測與導航技術領域“基于遙感機理模型的高性能陸地大氣氣溶膠定量反演”項目負責人。他30多年來在國內外一直從事“定量遙感”的研究工作，研究重點基本相同。

根據薛勇院士的觀察，近年來，我國在能源與環境遙感研究方面與歐洲、美國的差距在迅速縮小，在一些領域甚至超過歐洲水平，“歐洲的科研規模比不上中國。中國在這方面的科研水平一直是和美國比肩的?！?/p>

2019年，薛勇被全職引進到中國礦業大學工作。聊起這些年的跨國經歷，薛勇教授動情地說：“我在國外長期從事大氣環境遙感方面的研究，我國近些年大氣污染問題比較突出，我就希望能把自身的研究成果應用于國家大氣污染治理中。落葉歸根，我也想為家鄉的建設做點貢獻。我從小就知道徐州最好的大學是中國礦業大學，雖然我沒在此就讀，但她在我心中始終很親切。礦大是以煤炭資源的開發利用為特色的高校，煤炭消費與大氣污染密切相關，所以我選擇回到徐州的礦大工作?！?/p>

當選“國際歐亞科學院”院士

2019年9月18日，薛勇當選為聯合國教科文組織下屬的非政府組織“國際歐亞科學院”院士。國際歐亞科學院成立于1994年，目前擁有歐洲、亞洲、北美洲、南美洲和大洋洲等地46國的600余名院士、通訊院士和榮譽委員，他們是各國著名的自然科學家、工程技術專家和社會科學家?！八拇嬖诜从沉耸澜缈萍夹碌陌l展趨勢，具有廣泛的國際性、多學科交叉和非政府機構體制等特點?！?/p>

薛勇院士介紹，1995年5月，國際歐亞科學院中國科學中心在北京成立，2017年經中央機構編制委員會辦公室批準為公益二類事業單位。目前，國際歐亞科學院共有200余位在國際學術界中享有崇高地位的中國籍院士。這個實體有利于中國科學家在國際科技舞臺發揮影響力、溝通與促進雙邊或多邊政府間的科技交流與合作?！啊畤H歐亞科學院院士這個稱號是對我個人研究工作的肯定，亦是對國家科研水平、學?？蒲袑嵙Φ恼J可。加入這個機構，我可以第一時間接觸最前沿的學術動態和高精尖的技術；與國際、國內頂尖科學家進行跨學科、高水平的創新融合；開展并參與更多高層次科技活動，將我國有水平、有影響力的開創性成果推出去。這為我們團隊產出高水平、高影響力的學術成果，培養具有國際化視野的科研人才，以及助力國家科技創新發展等，都將大有裨益?！?/p>

以衛星圖像破譯大氣污染物“密碼”

薛勇院士的團隊主要從“遙感數據氣溶膠反演”入手研究大氣污染。氣溶膠可分為一次氣溶膠（以微粒形式直接從發生源進入大氣，如被風揚起的細灰和微塵）和二次氣溶膠。二次氣溶膠是指排到大氣中的氣態或顆粒態污染物發生化學反應（主要是紫外光、臭氧等引起的光化學反應）后，形成新的大氣顆粒物。

氣溶膠通過吸收、散射太陽輻射或通過參與云的微物理過程，改變云的輻射特性，進而影響地-氣系統輻射平衡，是影響全球氣候變化的重要因子。薛院士告訴記者：“目前所知的大氣污染、對全球氣候變化的影響等，主要是燃煤引起的。燃煤產生二氧化硫、二氧化氮，如果發生二次化學反應就會產生氣溶膠，即使降低燃煤中硫的排放，其他排放物也容易形成二次氣溶膠，燃煤造成的直接空氣污染目前控制得較好，而我們關注的是二次化學反應產生的氣溶膠?！?/p>

薛勇院士表示，氣溶膠是大氣中性質最不穩定、化學成分最復雜的物質之一?？茖W家做氣候變化研究時，最先要回答的就是大氣中有多少氣溶膠?！斑@就需要創新的方式。我們的工作相當于破譯污染物中的‘密碼，第一步就是建立物理模型。光是一種電磁波，透過大氣到達地表，反射到衛星傳感器上，我們用物理公式描述這個物理過程，再結合不同物質在物理、化學方面的一些特性，比如臭氧對某個波段的電磁波有很強的吸收效果、PM2.5對某個波段的電磁波有非常強的散射作用等，建立不同的物理模型，根據物理模型反過來演算出氣溶膠的光學厚度、對地表的反射率、對太陽的短波輻射等。同時，我們還借助很多地面測量來輔助反演，比如設立地面站，通過雷達的反射，了解區域大氣的輪廓線，了解每一層大氣的情況，包括溫度、風速、成分等，將一些‘點的具體情況與物理模型的‘面結合，進而算出整個區域的大氣情況。搞清楚這些參數，可用于研究全球氣候變化、空氣污染指數預報等?！?/p>

薛勇院士介紹，要破譯衛星影像數據的信息，有兩種手段。傳統的“目視解譯”方式憑借人的眼睛，依靠解譯者的知識、經驗和掌握的相關資料，通過大腦分析、推理、判斷，提取遙感圖像中有用的信息?！爱斈晡以诒本┐髮W學遙感時，計算機還沒發展起來，主要依靠目視解譯，比如拿到衛星照片后，憑肉眼透過一種簡單的鏡片看出立體來。研究地質的人如果通過這種方式，可以判斷出某處地表的巖性、構造，能‘定性，卻不能‘定量，無法知道某類巖石的分布范圍有多廣?！边@就需要第二種手段“定量解譯”。

“舉個例子，有一個湖原來很小，因為城市規劃發展、變遷等因素變大了，若是目視解譯，從衛星云圖中能了解到那是一片湖，而定量解譯則可以看出每年變大多少。再如鄱陽湖、白洋淀，利用遙感數據定量反演出它們的蓄水面積，可為該地區抗旱或泄洪提早做預案提供依據，防患于未然?！毖τ略菏空f。

我國高分系列衛星免費開放數據分辨率高

美國中分辨率成像光譜儀（MODIS）數據是薛勇院士團隊平常做氣溶膠反演用得較多的數據來源。MODIS是美國國家航空航天局（NASA）管理的“特拉（Terra）”和“阿瓜（Aqua）”衛星上搭載的傳感器，全球許多國家和地區都在免費接收和使用MODIS數據。MODIS可對陸地、海洋、大氣進行高頻次觀測?！八a了近50種產品，不過產品質量有高有低?！?/p>

20世紀80年代后，我國的風云氣象衛星、資源衛星、環境減災衛星、高分衛星、碳衛星等遙感衛星成功發射，使我國躋身于世界遙感科技的前列?！案叻中l星系列是我國比較有特色的衛星，目前在國內外領先?！毖τ略菏空f。它們搭載了包括光學及多高光譜、SAR（特定吸收率）、中波紅外等傳感器，實現了“高空間分辨率（高分二號全色0.8米，達到亞米級）、高時間分辨率（高分四號20秒）、高光譜分辨率（高分五號330個波段）”的對地觀測。

薛勇院士團隊最近根據高分一號衛星2米分辨率的數據做出了氣溶膠反演產品。他介紹，“高分衛星16米分辨率的數據免費開放，2米、亞米分辨率的數據例外，只有承擔、執行國家任務的人才可申請。在民用層面，我國16米分辨率的衛星遙感數據已對公眾開放，這比美國強，美國免費開放的是30米分辨率的數據。從民用衛星技術、發射、傳感器質量來說，我國與美國差不多。但衛星遙感數據的應用推廣方面不及國外，這是差異?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/03/03/qkimageshjyshjys202010hjys20201011-5-l.jpg"/>

薛勇院士談到，我國高分系列衛星的立項始于“十三五”規劃，到現在發射了13顆衛星，速度很快，不過有些工作還不完美，有的研究單位就在彌補不足，比如生態環境部有項目在做“定標”工作。他解釋了定標的含義：衛星傳感器掃描地球得到圖像，要看看像元代表什么，是河流還是山等等，通過選擇地面上一些長時間特性不變的、有特色的區域、點，作為參考點，建立相關關系，然后把衛星上的數據轉換成物理含義?！耙_處理數據，必須將數據、地表特性建立關系，這種關聯是定標的第一步。定標做好了，才有希望進一步做定量分析?！囱菹喈斢谖覀兿胫赖孛嫔系奈锢韰?，比如地面上各個物體的溫度，通過衛星的熱紅外傳感器給地球照相，我們能根據衛星圖像數據，把地面物體的溫度計算出來?！?/p>

大數據計算效率和精度成為“卡脖子”問題

地球大數據、地表大氣邊界層能量交換遙感、高性能地學計算、大氣氣溶膠遙感反演是薛勇院士的主要研究方向。他說：“僅從字面理解，這四個研究方向區別較大，其實它們互相支撐和補充，同屬地球科學與計算機科學等的前沿交叉領域?！?/p>

衛星遙感觀測到的是承載地球自上而下所有信息的電磁波，是采集地球信息的重要技術手段，具備無國界限制、覆蓋面積廣、觀測具有周期性、數據客觀等諸多特點。由此產生的“遙感大數據”容量大、類型多、難辨識、維度高、尺度多，需要復雜的物理模型，經過輻射校正、幾何校正、投影變換、鑲嵌等基本處理和信息提?。ǚ诸?、變化檢測、目標檢測等），從這樣一個耦合總量中解譯出特定的大氣和地表參數等，才能進一步提供信息和服務。遙感大數據是地球大數據的重要組成部分。

“大氣邊界層”是與地表直接接觸的大氣底層，是地球-大氣之間進行物質和能量交換的橋梁，薛勇院士指出，研究湍流作用（湍流現象在自然界、工業裝置和日常生活中比比皆是，如大氣中的亂云、河流中的急流、熱電廠的濃煙等）導致的能量交換，以及大氣成分的垂直變化等，對了解氣候和指導人類活動具有重要意義。

“對全球和區域環境的定性和定量解譯是研究一切地球科學的基石，而具有長時序、全覆蓋特點的遙感數據更是重中之重。海量的遙感數據和模型均離不開高性能計算，特別是現在衛星傳感器都向著高光譜、高分辨率發展，針對遙感大數據的計算效率和精度成為‘卡脖子問題，所以基于遙感數據特點的軟硬件開發是解決難題的有效手段。此外，獲取的數據如何使用、能從中獲取什么信息，是地球大數據研究的重要課題?！毖τ略谟鴮懖┦空撐臅r，其研究工作需要結合地表反照率、地表溫度等計算地表大氣邊界層能量交換，包括短波輻射、長波輻射、顯熱通量和潛熱通量?！霸谟嬎愣滩ㄝ椛鋾r，需要大氣氣溶膠數據。我自己創新性地推導出一個定量反演大氣氣溶膠的算法。而在進行遙感數據處理、分析和計算地表物理參數時，我發現普通計算機的計算速度比較慢，于是從2000年開始高性能地學計算的工作?！?/p>

這些術語乍一聽讓人容易云里霧里，但薛勇院士強調，無論在國內還是國外，他從事的研究都基于“人類與大氣和諧、可持續發展的需求和挑戰”，其實同日常生活和生產都密切相關?！拔覀儗⑿l星數據進行處理和展示，公眾就可從中直觀地了解所需的科學信息，如對氣溶膠反演的研究可應用于日常大氣污染監測。再如，地表能量交換研究與天氣預報、農業生產息息相關。而地球大數據的研究應用體現在日常的天氣預報、快遞的地圖指示等方面。我們目前很多項目都聚焦于我國哪些地方存在大氣污染、嚴重到什么程度，最后的項目成果可以支撐不同領域的需求，如為國家能源產業規劃和決策提供大氣污染信息、為一個區域內的大氣污染協同治理提供數據支持等?！?/p>

自主研發我國首個長時間序列氣溶膠光學厚度數據集

海洋上的氣溶膠反演較為容易，因為人類影響相對小，而陸地地表很復雜，所以薛院士一直專攻陸地氣溶膠反演。在陸地大氣氣溶膠反演領域，薛勇的團隊已開發出三大創新成果。

一是創建了我國第一個自主研發的“長時間序列氣溶膠光學厚度數據集”。

薛勇院士強調，大氣成分的總量變化是一個長期過程，包括人類活動和污染治理對大氣的影響都具有一定的交互過程。氣溶膠光學厚度是目前可得到的氣溶膠數據中覆蓋范圍最廣、較準確的一種數據，同時也是推算氣溶膠含量、評估大氣污染程度、確定氣溶膠氣候效應的關鍵參數。長期連續監測氣溶膠光學厚度，對研究區域氣候特征、環境政策甚至全球變化的應對等有重要意義?！皣H上已有不少氣溶膠光學厚度的數據集，但受各種因素影響，仍存在較大區域性和系統性偏差，尤其是針對中國這種異質（不均勻、復雜）陸地表面?！?/p>

據了解，美國的MODIS自2000年開始才產生數據，迄今只有20年左右的數據量。而美國國家海洋大氣局“NOAA系列氣象觀測衛星”上搭載的AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer，高級甚高分辨率輻射儀）傳感器，從1978年開始試運行，其數據具有連續性和時空一致性?；贏VHRR的數據，薛勇的團隊做了兩項創新工作：首先，對NOAA的衛星傳感器進行系統性的后驗定標，做了一套定標算法，確保所有光譜數據具有一致的精度；另外，基于單波段地氣系統耦合反演難題，開發了一套氣溶膠反演算法，這套算法經過長期驗證和改進，與當下應用最廣泛的NASA/ MODIS算法精度相當?！皟蓚€算法相結合產生的創新成果是基于35年以上高分辨率、長時序的遙感數據，反演出陸地大氣氣溶膠光學厚度，可以把1982年至今陸地上的氣溶膠光學厚度變化情況算出來，這為研究全球氣候變化和人類活動共同作用下的環境污染效應，提供了科學數據的支撐?！?/p>

薛勇院士指出，長時序的衛星遙感數據集是反映大氣成分時空分布周期變化最有效的手段。一般而言，長時序數據集時間跨度越長越好，而從科學角度出發，還需要滿足以下條件才具有研究價值：數據是連續觀測的，時空分辨率一致；精度一致、穩定可靠。我們這個‘China Collection數據集在保證精度的前提下，實現了時間尺度的擴展，不僅具有自主知識產權，而且幾乎稱得上是全球能提供40年以上氣溶膠光學厚度的唯一數據集，現在我們準備將成果發布在礦大的遙感大數據服務平臺上?！?/p>

成果連續兩年登遙感領域頂級期刊封面

薛勇院士團隊的第二個研究成果是利用衛星遙感數據反演百米以內空間分辨率的氣溶膠光學厚度數據?！敖鼛啄陮W界一直在探討我國高分衛星‘卡脖子的問題：高分衛星的分辨率那么高，怎么利用起來？我們做了一些相關工作。一般來說，計算氣溶膠光學厚度，大家常用的是一公里空間分辨率的數據，相當于地面上一公里乘以一公里的范圍在衛星上呈一個點，而我們現在可以利用100米乘以100米在衛星上呈一個點的數據來計算氣溶膠光學厚度?！?/p>

薛勇院士團隊的第三個創新性研究成果是利用靜止衛星（永遠固定在地球上空某個位置的衛星）數據，生產覆蓋全球的、高時間頻率（每小時）的陸地大氣氣溶膠產品?！皻馊苣z長時間序列反演研究的一般是氣溶膠的月平均量、年平均量。但對于很多大氣現象，我們需要看它一天內發生了什么，地球靜止衛星具有較高的時空分辨率和較廣的觀測范圍，可以提供這類數據，這也是我們研究的側重點。靜止衛星每15分鐘就給地球拍一次照，這么一來，一天內不同時段大氣發生了什么就比較容易知曉。目前，除了我們開發的算法，還沒看到第二家用靜止衛星數據計算全球陸地每小時氣溶膠光學厚度的情況?！?/p>

據了解，薛勇院士這方面的相關研究成果分別于2019年和2020年在遙感領域頂級國際期刊《IEEE地球科學與遙感匯刊》（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing）獲得封面報道。與全球大氣觀測站點結果以及全球氣溶膠光學厚度數據集對比驗證，薛勇院士團隊提出的方法使氣溶膠光學厚度數據精度達到國際前沿水平。

這些成果的產出離不開薛勇院士團隊在“物理建?！狈矫娴亩嘀貏撔?。第一個有特色的創新建模方法是關于地表能量交換的建模?！俺Ｒ幍奈锢斫Ｖ饕紤]地球物理參數的空間軸性質，在我們的模型中，首次加入地球物理參數的時間軸，這樣就可以建立地表熱慣量的遙感定量反演解析模型?！?/p>

該團隊第二個創新的建模方法是關于陸地氣溶膠衛星遙感定量反演?！傲餍械姆椒ㄊ羌僭O地表的情況再反演氣溶膠特性。我們則是通過重新求解大氣輻射傳輸方程，將地表特性和氣溶膠特性同時求解，使模型適用于任何地表情況的評估?！?/p>

集成人工智能技術以打破國際技術壁壘

薛勇院士還告訴《環境與生活》記者，我國人工智能和遙感領域目前都處于世界領先水平，自他回國加盟礦大以來，就一直在思考如何將我國在人工智能和遙感技術的優勢結合，以打破國際上在定量遙感領域“卡脖子”的技術壟斷。

目前，薛勇院士的團隊已與中國礦業大學人工智能研究院聯合成立了“遙感大數據智能分析研究中心”。他介紹：“我們團隊已經在地表生態監測、地形地貌特征精細提取、大氣定量反演模型、遙感數據處理和分析等方面，探索性地集成人工智能技術，產生了一批能夠支持地球遙感大數據應用服務的研究成果。我們已將人工智能中的深度學習算法集成應用于PM2.5、二氧化氮、臭氧等的定量遙感反演模型中。下一步，我們將把人工智能更多地應用于煤礦區典型地物高精度識別中?！?/p>

礦大對薛勇而言，是他事業的新起點，經過近一年的努力，他帶領的“礦大能源與環境遙感大數據研究團隊”已初具規模。在充分調研徐州本地大氣污染狀況后，針對目前全面污染監測需求，礦大能源與環境遙感大數據研究中心已經獲批建立徐州市大氣環境天空地協同監測工程研究中心，擬開展大氣污染多組分高光譜衛星遙感定量反演技術、氣溶膠顆粒物垂直廓線反演技術、低空多組分大氣環境探測裝備、天空地大數據人工智能分析技術和應用平臺等研究。

依托礦大能源與環境遙感大數據研究中心豐富的學術成果，薛勇院士的團隊將進行產學研一體化深度融合，突破大氣成分定量遙感與協同探測等關鍵技術，以求提升產業創新能力，最終促進區域的社會發展。薛勇院士堅信，通過與學校其他優勢研究方向的深入融合，一定能產出國際領先的標志性成果。