數字空間遙感監測——六大走在環保市場前列的地理信息應用服務

 2014-09-11 12:15:25     來源：3sNews

       越來越多的地理信息企業開(kāi)始走向(xiàng)了環保領域，本文將(jiāng)列舉其中六個主流且重要的地信環保應用服務。

　　環保市場爲地理信息企業搭建了一個特别的舞台。在國(guó)内，地理信息行業涉足環保已有很長(cháng)的曆史，但到了今天市場化進(jìn)程才剛剛起(qǐ)步，許多未知的新領域和太多可能(néng)性等待著(zhe)地理信息企業進(jìn)入，并面(miàn)向(xiàng)市場解決問題。

　　地理信息企業中一些重要的應用技術開(kāi)始發(fā)力于環保行業，這(zhè)些技術有的源自地信行業， 有的則來自通用的IT領域和互聯網領域，這(zhè)樣(yàng)的技術和模式進(jìn)入到地理信息行業中，能(néng)很好(hǎo)地被(bèi)吸收和整合成(chéng)爲地信企業的專業解決方案。而本文將(jiāng)列舉那些地信 企業針對(duì)環保市場所提供的重要技術和服務。

　　遙感監測：環保市場的重要切入點

　　中國(guó)遙感發(fā)展曆史悠久，伴随著(zhe)國(guó)家經(jīng)濟的發(fā)展，遙感技術滲透到各個領域，而對(duì)環境的 監測與保護正成(chéng)爲遙感科學(xué)的一大重要應用方向(xiàng)，更是地理信息行業在環保市場的切入點。2013年3月，國(guó)務院發(fā)布《關于開(kāi)展第一次全國(guó)地理國(guó)情普查的通 知》中提到開(kāi)展全國(guó)地理國(guó)情普查“是推進(jìn)生态環境保護的重要保障”，強調了環境保護對(duì)于應用遙感技術進(jìn)行地理國(guó)情普查的重要性。

　　針對(duì)環保行業，遙感應用主要分爲生态環境遭到破壞和污染前的預防性監測以及之後(hòu)針對(duì)破壞和污染現狀的監測及源頭追尋。

　　當前企業和有關單位在生産活動中越來越重視對(duì)環境的保護。例如像公路、鐵路的建設， 燃氣、排水等地下管線的鋪設以及建築施工等，甲、乙雙方會(huì)在正式施工前采購施工地近幾年的遙感影像數據，針對(duì)區域内的土壤情況、植被(bèi)情況、水文情況進(jìn)行具 體的分析，考察并列舉施工後(hòu)可能(néng)對(duì)環境造成(chéng)的破壞情況，最後(hòu)根據分析成(chéng)果提出預防和治理的方法，甚至是另起(qǐ)第二建設方案。

　　當環境已經(jīng)遭到破壞和污染後(hòu)，通過(guò)衛星和航拍快速獲得遙感影像，并通過(guò)多光譜遙感數據對(duì)環境破壞的問題進(jìn)行分析，尋找問題的根源。

　　但限于遙感對(duì)環境的宏觀探查能(néng)力，無論是預防環境問題還(hái)是對(duì)環境的治理，實際上對(duì) “面(miàn)”的監測最終都(dōu)離不開(kāi)“點”的實際考察。微合空間（北京）科技有限公司遙感環境監測部門負責人劉越提到，遙感在環保監察方面(miàn)的作用并不是全能(néng)的，遙感科學(xué) 得出的結論離不開(kāi)實地對(duì)環境問題的論證。目前來看，遙感分析主要以對(duì)植被(bèi)的覆蓋度、營養和病害情況的監測爲主，但對(duì)土壤、水、大氣這(zhè)三個方面(miàn)的分析并不是 最擅長(cháng)的，這(zhè)也正是遙感影像的後(hòu)處理企業在未來的發(fā)力點。

　　四維世景科技(北京)有限公司總經(jīng)理徐麗萍也表示，公司從去年開(kāi)始，在環保領域方面(miàn) 已不再是僅提供原始的影像數據，而是通過(guò)對(duì)影像的處理獲取關鍵的信息，再派外業團隊到現場驗證核查，從全面(miàn)而專業的角度幫助客戶解決問題。而這(zhè)也是四維世 景從遙感影像數據提供商向(xiàng)服務商轉型的重要一個方面(miàn)。

　　環保GIS：一體化、可視化的環境分析決策平台

　　GIS在環保領域的應用，總體來看是將(jiāng)廣泛的環保數據疊加并整合到一張地圖中，方便環保業務的管理者直觀地查看環保信息，并有效率地實施分析和決策。

　　基于GIS的特性，北京超圖軟件股份有限公司針對(duì)環保空間信息共享服務平台解決方案 推出了環保“一張圖”的理念，來自不同種(zhǒng)類的環境質量監測信息、環境規劃區域信息、實時(shí)業務信息等數據會(huì)疊加到地圖中形成(chéng)一個統一的、并疊加各種(zhǒng)空間信息 數據的平台，這(zhè)些數據能(néng)夠實現快速或即時(shí)地更新與共享，可拓展性強，能(néng)充分滿足環保各部門具體的管理業務流程。

　　一些案例更能(néng)彰顯GIS在環保領域的獨特便利。像Esri中國(guó)公司爲重慶環保信息中 心搭建的“環境應急事(shì)件響應平台”，就(jiù)充分關聯了全市的衛星影像數據、地名地址、氣象水文信息等基礎資源數據，以及全市的排污企業和重點風險源。在應用方 面(miàn)，該平台隻需要群衆撥打環保熱線上報環境問題，通過(guò)專門開(kāi)發(fā)的GIS應急系統，實現環境問題位置标注，動态路徑分析和整體空間分析，且系統會(huì)在第一時(shí)間 告知相關的應急事(shì)件處理人員，協助他們基于之前制定的方案及時(shí)響應并實時(shí)監測事(shì)态的發(fā)展。

　　因此GIS對(duì)于環保的價值在于構建一體化、可視化的分析決策平台，GIS服務商在環 保市場中，一是負責GIS的整體軟硬件布設的架構，二是爲環保管理者提供豐富的地理信息數據，這(zhè)其中包括自然環境類數據和社會(huì)經(jīng)濟類數據，三是與管理者一 道(dào)，開(kāi)發(fā)滿足其業務需求的管理、分析和決策的工具。

　　雲計算技術：環保應用的需求支點

　　随著(zhe)雲計算技術在IT領域的迅猛發(fā)展，地理信息企業也紛紛開(kāi)始探索“雲”的價值。雲計算在地理信息行業中的應用主要在三個方面(miàn)，它們促進(jìn)地理信息環保應用向(xiàng)專業化和效率化的方向(xiàng)發(fā)展。

　　第一是颠覆以往花費大量的資金購買服務器、軟件再請專業人士安裝的傳統模式，取而代 之的是地信企業通過(guò)與專業的雲計算服務商合作，以在線的方式提供組件式服務。對(duì)環保行業的用戶來說，可以根據需求從網絡雲端獲取或購買各類環保數據以及用 于環保業務分析的工具，定制開(kāi)發(fā)它們想要的軟件;并通過(guò)開(kāi)設私有雲，儲存和使用他們自己的數據内容、軟件和工具。

　　第二，由于傳統意義上的物理服務器通常不能(néng)達到使用價值和價值的平衡，如果環保管理 者按照傳統方法購買服務器，用來簡單地查詢環境信息，往往隻會(huì)大材小用，而需要做環境評估，或對(duì)海量數據進(jìn)行分析計算時(shí)，現有的服務器又不能(néng)滿足計算需 求，甚至還(hái)要購買更多的服務器。供需雙方在不同應用場景下的不平衡，則更加凸顯出雲服務的價值。環保管理者隻需根據自己的使用需求，從雲端租賃恰如其分的 計算資源。

　　第三，雲服務本身的共享理念，推動政府環保部門和環保企業通過(guò)一定的商業模式或免費分享他們原本所獨有的數據和軟件工具，并促進(jìn)信息的交互與互聯互通。

　　目前，越來越多的地理信息企業開(kāi)始轉型向(xiàng)雲端遷移他們的産品和服務，這(zhè)樣(yàng)的轉變大大 降低環保領域應用開(kāi)發(fā)者和管理者使用地理信息工具和數據的門檻;與此同時(shí)，GIS類平台服務商們也通過(guò)優化架構和不斷改善操作界面(miàn)，讓專業化的軟件更加通 俗易懂，甚至可以說，雲計算技術這(zhè)幾年也推動著(zhe)地理信息企業發(fā)生著(zhe)深刻的變革。

　　無人機系統：最熱門環境的數據獲取手段

　　無人機在環保執法領域中愈發(fā)體現其重要性。在工業水平十分發(fā)達的武漢，無人機監管 “偷排”現象效果十分顯著。通過(guò)在無人機上搭載紅外相機和衛星定位裝置，無人機便可在夜間偵查工廠的違規生産問題。操作人員根據拍攝影像和無人機所處的地 理位置進(jìn)行有效地記錄，將(jiāng)證據提供給執法人員。

　　據武漢市環保局介紹，今年上半年，武漢市共啓用無人機巡查33次，平均5至6天就(jiù)對(duì) 重要的工業區進(jìn)行檢查，在一定程度上遏制了“偷排”問題.環境保護部環境監察局副局長(cháng)陳善榮認爲，無人機可以實現全天候的環保執法，未來這(zhè)種(zhǒng)監測方式將(jiāng)走 向(xiàng)常态化，“讓違法企業沒(méi)有藏身之地”。

　　随著(zhe)無人機技術在環保領域應用的深入，一部分做無人機航拍數據的地理信息企業也開(kāi)始重視對(duì)無人機硬件和軟件系統的研發(fā)。

　　例如，北京紅鵬天繪科技有限責任公司在長(cháng)期以來一直在無人機技術方面(miàn)有著(zhe)比較深入的 探索。公司總裁徐鵬提到，無人機的發(fā)展正面(miàn)臨著(zhe)幾方面(miàn)難點，一是無人機整體的動力系統即續航能(néng)力的不足，二是固定翼無人機和旋翼無人機各有差異，固定翼飛 機節省能(néng)耗但無法保持懸浮，旋翼飛機能(néng)實現多種(zhǒng)形态的飛行卻在起(qǐ)飛過(guò)程中克服地心引力而損耗過(guò)多的電能(néng);三是機身本身外挂系統有待研發(fā)，四是對(duì)無人機自動 控制系統能(néng)力需要提升。

　　目前紅鵬天繪針對(duì)這(zhè)些難題進(jìn)行無人機機體的研發(fā)和設計，包括開(kāi)發(fā)整合固定翼和旋翼相結合的飛機，以減少飛行過(guò)程中不必要的能(néng)源損耗。在環保市場方面(miàn)，公司基于現有的無人機産品與一些地方的環保執法部門合作，突擊排查“違排”、“偷排”現象。

　　激光雷達掃描：前沿的環保監測

　　激光雷達(LiDAR)技術目前經(jīng)常用于由自然災害所引發(fā)的環境破壞的監測和比對(duì)。 例如全球氣候變暖所引發(fā)的兩(liǎng)極冰川帶的大範圍形變、位移和消融等。通過(guò)在不同的時(shí)間使用激光雷達掃描設備對(duì)某些區域的冰川地貌進(jìn)行數據收集和對(duì)比，對(duì)該些 區域的冰川活動情況進(jìn)行危險系數評判。

　　而在地理活動十分活躍的中國(guó)西部和西南地區，利用激光雷達對(duì)由地震引發(fā)的堰塞湖和滑 坡觀測，也逐步開(kāi)始廣泛地應用。在2008年汶川大地震的抗震救災時(shí)期，武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院就(jiù)利用機載激光雷達掃描設備，對(duì)震後(hòu)形成(chéng)的堰塞湖進(jìn)行激 光點雲數據采集，獲得了高精度的DEM模型，再通過(guò)對(duì)比震前震後(hòu)的數據，評估後(hòu)期滑坡風險，制定堰塞湖疏導方案，爲抗震救災提供了有力支持。

　　盡管從整體上看，地理信息行業對(duì)激光雷達技術的應用還(hái)處于一個初級階段，但市場上除 了國(guó)外的三維激光掃描儀如Trimble、Faro、Topcon、RIEGL等品牌已廣泛進(jìn)入中國(guó)市場外，像中海達、思拓力這(zhè)樣(yàng)的地信企業也在國(guó)内市場 推出了擁有自主技術的三維激光掃描産品，激光雷達技術逐步在環保領域得到重用。

　　近幾年，激光雷達技術在空氣質量監測領域也開(kāi)始有了創新的應用和嘗試。天津市環保局 環境監測中心正在利用激光雷達設備，對(duì)高空的空氣質量進(jìn)行感知，從而幫助天津市民了解空氣中可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、 PM2.5的平均狀況。目前該技術由中科院武漢物理與數學(xué)研究所實驗室所主導研究。對(duì)地理信息行業來說，運用這(zhè)種(zhǒng)技術對(duì)近地面(miàn)的環境質量監控，獲得更加全 面(miàn)的空氣質量數據，對(duì)于專業的環境分析評估都(dōu)是有幫助的。

　　互聯網模式下的環保産品：“最大衆”的環保服務

　　對(duì)環境的關注和保護，從來不是依靠幾家企業或幾個産業能(néng)支撐起(qǐ)來的，更多是依靠大衆的參與和監督，共同收集和共享環境信息和數據，并和企業一道(dào)爲環境治理做出貢獻。

　　如中科宇圖天下科技有限公司在今年的世界地球日通過(guò)國(guó)内熱門的應用發(fā)布渠道(dào)發(fā)布移動互聯網LBS應用“微保”，意在通過(guò)發(fā)動群衆的力量，關注、發(fā)現并主動上報周邊的環境問題。

　　同樣(yàng)，像Esri中國(guó)、超圖軟件、數字空間也分别推出了公衆可輕松參與編輯的地圖産 品，這(zhè)樣(yàng)的産品降低了人們制作專題地圖數據的門檻，也便于讓來自環保領域的從業者、媒體人以及公益人士進(jìn)入其中，讓他們利用地圖和關鍵的信息數據來傳播尖 銳的環境問題，呼籲人們共同參與到環境保護的工作中來。

　　從長(cháng)遠來看，地理信息企業提供面(miàn)向(xiàng)環保方面(miàn)的業務，通過(guò)互聯網模式走向(xiàng)大衆一定是必然的趨勢。環境的監測、預防與治理存在著(zhe)許多不确定因素，隻有充分調動群衆的智慧和視野，企業才能(néng)獲得更加全面(miàn)的信息和數據，并更好(hǎo)地在環保市場做出巨大貢獻。