数字空间遥感监测——六大走在环保市场前列的地理信息应用服务

 2014-09-11 12:15:25     来源：3sNews

       越来越多的地理信息企业开始走向了环保领域，本文将列举其中六个主流且重要的地信环保应用服务。

　　环保市场为地理信息企业搭建了一个特别的舞台。在国内，地理信息行业涉足环保已有很长的历史，但到了今天市场化进程才刚刚起步，许多未知的新领域和太多可能性等待着地理信息企业进入，并面向市场解决问题。

　　地理信息企业中一些重要的应用技术开始发力于环保行业，这些技术有的源自地信行业， 有的则来自通用的IT领域和互联网领域，这样的技术和模式进入到地理信息行业中，能很好地被吸收和整合成为地信企业的专业解决方案。而本文将列举那些地信 企业针对环保市场所提供的重要技术和服务。

　　遥感监测：环保市场的重要切入点

　　中国遥感发展历史悠久，伴随着国家经济的发展，遥感技术渗透到各个领域，而对环境的 监测与保护正成为遥感科学的一大重要应用方向，更是地理信息行业在环保市场的切入点。2013年3月，国务院发布《关于开展第一次全国地理国情普查的通 知》中提到开展全国地理国情普查“是推进生态环境保护的重要保障”，强调了环境保护对于应用遥感技术进行地理国情普查的重要性。

　　针对环保行业，遥感应用主要分为生态环境遭到破坏和污染前的预防性监测以及之后针对破坏和污染现状的监测及源头追寻。

　　当前企业和有关单位在生产活动中越来越重视对环境的保护。例如像公路、铁路的建设， 燃气、排水等地下管线的铺设以及建筑施工等，甲、乙双方会在正式施工前采购施工地近几年的遥感影像数据，针对区域内的土壤情况、植被情况、水文情况进行具 体的分析，考察并列举施工后可能对环境造成的破坏情况，最后根据分析成果提出预防和治理的方法，甚至是另起第二建设方案。

　　当环境已经遭到破坏和污染后，通过卫星和航拍快速获得遥感影像，并通过多光谱遥感数据对环境破坏的问题进行分析，寻找问题的根源。

　　但限于遥感对环境的宏观探查能力，无论是预防环境问题还是对环境的治理，实际上对 “面”的监测最终都离不开“点”的实际考察。北京数字空间科技有限公司遥感环境监测部门负责人刘越提到，遥感在环保监察方面的作用并不是全能的，遥感科学 得出的结论离不开实地对环境问题的论证。目前来看，遥感分析主要以对植被的覆盖度、营养和病害情况的监测为主，但对土壤、水、大气这三个方面的分析并不是 最擅长的，这也正是遥感影像的后处理企业在未来的发力点。

　　四维世景科技(北京)有限公司总经理徐丽萍也表示，公司从去年开始，在环保领域方面 已不再是仅提供原始的影像数据，而是通过对影像的处理获取关键的信息，再派外业团队到现场验证核查，从全面而专业的角度帮助客户解决问题。而这也是四维世 景从遥感影像数据提供商向服务商转型的重要一个方面。

　　环保GIS：一体化、可视化的环境分析决策平台

　　GIS在环保领域的应用，总体来看是将广泛的环保数据叠加并整合到一张地图中，方便环保业务的管理者直观地查看环保信息，并有效率地实施分析和决策。

　　基于GIS的特性，北京超图软件股份有限公司针对环保空间信息共享服务平台解决方案 推出了环保“一张图”的理念，来自不同种类的环境质量监测信息、环境规划区域信息、实时业务信息等数据会叠加到地图中形成一个统一的、并叠加各种空间信息 数据的平台，这些数据能够实现快速或即时地更新与共享，可拓展性强，能充分满足环保各部门具体的管理业务流程。

　　一些案例更能彰显GIS在环保领域的独特便利。像Esri中国公司为重庆环保信息中 心搭建的“环境应急事件响应平台”，就充分关联了全市的卫星影像数据、地名地址、气象水文信息等基础资源数据，以及全市的排污企业和重点风险源。在应用方 面，该平台只需要群众拨打环保热线上报环境问题，通过专门开发的GIS应急系统，实现环境问题位置标注，动态路径分析和整体空间分析，且系统会在第一时间 告知相关的应急事件处理人员，协助他们基于之前制定的方案及时响应并实时监测事态的发展。

　　因此GIS对于环保的价值在于构建一体化、可视化的分析决策平台，GIS服务商在环 保市场中，一是负责GIS的整体软硬件布设的架构，二是为环保管理者提供丰富的地理信息数据，这其中包括自然环境类数据和社会经济类数据，三是与管理者一 道，开发满足其业务需求的管理、分析和决策的工具。

　　云计算技术：环保应用的需求支点

　　随着云计算技术在IT领域的迅猛发展，地理信息企业也纷纷开始探索“云”的价值。云计算在地理信息行业中的应用主要在三个方面，它们促进地理信息环保应用向专业化和效率化的方向发展。

　　第一是颠覆以往花费大量的资金购买服务器、软件再请专业人士安装的传统模式，取而代 之的是地信企业通过与专业的云计算服务商合作，以在线的方式提供组件式服务。对环保行业的用户来说，可以根据需求从网络云端获取或购买各类环保数据以及用 于环保业务分析的工具，定制开发它们想要的软件;并通过开设私有云，储存和使用他们自己的数据内容、软件和工具。

　　第二，由于传统意义上的物理服务器通常不能达到使用价值和价值的平衡，如果环保管理 者按照传统方法购买服务器，用来简单地查询环境信息，往往只会大材小用，而需要做环境评估，或对海量数据进行分析计算时，现有的服务器又不能满足计算需 求，甚至还要购买更多的服务器。供需双方在不同应用场景下的不平衡，则更加凸显出云服务的价值。环保管理者只需根据自己的使用需求，从云端租赁恰如其分的 计算资源。

　　第三，云服务本身的共享理念，推动政府环保部门和环保企业通过一定的商业模式或免费分享他们原本所独有的数据和软件工具，并促进信息的交互与互联互通。

　　目前，越来越多的地理信息企业开始转型向云端迁移他们的产品和服务，这样的转变大大 降低环保领域应用开发者和管理者使用地理信息工具和数据的门槛;与此同时，GIS类平台服务商们也通过优化架构和不断改善操作界面，让专业化的软件更加通 俗易懂，甚至可以说，云计算技术这几年也推动着地理信息企业发生着深刻的变革。

　　无人机系统：最热门环境的数据获取手段

　　无人机在环保执法领域中愈发体现其重要性。在工业水平十分发达的武汉，无人机监管 “偷排”现象效果十分显著。通过在无人机上搭载红外相机和卫星定位装置，无人机便可在夜间侦查工厂的违规生产问题。操作人员根据拍摄影像和无人机所处的地 理位置进行有效地记录，将证据提供给执法人员。

　　据武汉市环保局介绍，今年上半年，武汉市共启用无人机巡查33次，平均5至6天就对 重要的工业区进行检查，在一定程度上遏制了“偷排”问题.环境保护部环境监察局副局长陈善荣认为，无人机可以实现全天候的环保执法，未来这种监测方式将走 向常态化，“让违法企业没有藏身之地”。

　　随着无人机技术在环保领域应用的深入，一部分做无人机航拍数据的地理信息企业也开始重视对无人机硬件和软件系统的研发。

　　例如，北京红鹏天绘科技有限责任公司在长期以来一直在无人机技术方面有着比较深入的 探索。公司总裁徐鹏提到，无人机的发展正面临着几方面难点，一是无人机整体的动力系统即续航能力的不足，二是固定翼无人机和旋翼无人机各有差异，固定翼飞 机节省能耗但无法保持悬浮，旋翼飞机能实现多种形态的飞行却在起飞过程中克服地心引力而损耗过多的电能;三是机身本身外挂系统有待研发，四是对无人机自动 控制系统能力需要提升。

　　目前红鹏天绘针对这些难题进行无人机机体的研发和设计，包括开发整合固定翼和旋翼相结合的飞机，以减少飞行过程中不必要的能源损耗。在环保市场方面，公司基于现有的无人机产品与一些地方的环保执法部门合作，突击排查“违排”、“偷排”现象。

　　激光雷达扫描：前沿的环保监测

　　激光雷达(LiDAR)技术目前经常用于由自然灾害所引发的环境破坏的监测和比对。 例如全球气候变暖所引发的两极冰川带的大范围形变、位移和消融等。通过在不同的时间使用激光雷达扫描设备对某些区域的冰川地貌进行数据收集和对比，对该些 区域的冰川活动情况进行危险系数评判。

　　而在地理活动十分活跃的中国西部和西南地区，利用激光雷达对由地震引发的堰塞湖和滑 坡观测，也逐步开始广泛地应用。在2008年汶川大地震的抗震救灾时期，武汉大学遥感信息工程学院就利用机载激光雷达扫描设备，对震后形成的堰塞湖进行激 光点云数据采集，获得了高精度的DEM模型，再通过对比震前震后的数据，评估后期滑坡风险，制定堰塞湖疏导方案，为抗震救灾提供了有力支持。

　　尽管从整体上看，地理信息行业对激光雷达技术的应用还处于一个初级阶段，但市场上除 了国外的三维激光扫描仪如Trimble、Faro、Topcon、RIEGL等品牌已广泛进入中国市场外，像中海达、思拓力这样的地信企业也在国内市场 推出了拥有自主技术的三维激光扫描产品，激光雷达技术逐步在环保领域得到重用。

　　近几年，激光雷达技术在空气质量监测领域也开始有了创新的应用和尝试。天津市环保局 环境监测中心正在利用激光雷达设备，对高空的空气质量进行感知，从而帮助天津市民了解空气中可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、 PM2.5的平均状况。目前该技术由中科院武汉物理与数学研究所实验室所主导研究。对地理信息行业来说，运用这种技术对近地面的环境质量监控，获得更加全 面的空气质量数据，对于专业的环境分析评估都是有帮助的。

　　互联网模式下的环保产品：“最大众”的环保服务

　　对环境的关注和保护，从来不是依靠几家企业或几个产业能支撑起来的，更多是依靠大众的参与和监督，共同收集和共享环境信息和数据，并和企业一道为环境治理做出贡献。

　　如中科宇图天下科技有限公司在今年的世界地球日通过国内热门的应用发布渠道发布移动互联网LBS应用“微保”，意在通过发动群众的力量，关注、发现并主动上报周边的环境问题。

　　同样，像Esri中国、超图软件、数字空间也分别推出了公众可轻松参与编辑的地图产 品，这样的产品降低了人们制作专题地图数据的门槛，也便于让来自环保领域的从业者、媒体人以及公益人士进入其中，让他们利用地图和关键的信息数据来传播尖 锐的环境问题，呼吁人们共同参与到环境保护的工作中来。

　　从长远来看，地理信息企业提供面向环保方面的业务，通过互联网模式走向大众一定是必然的趋势。环境的监测、预防与治理存在着许多不确定因素，只有充分调动群众的智慧和视野，企业才能获得更加全面的信息和数据，并更好地在环保市场做出巨大贡献。