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如何用时空大数据保卫绿水青山?

   日期:2018-05-07     来源:超擎时空    作者:超擎小博士    浏览:1226    评论:0    
核心提示:环保无小事,无论是随手捡起一个垃圾,发起一个活动倡议,还是运用大数据,从空中、天上和地下全方位监控污染,意义都是重大而深远的。而正是因为有教训和反思的昨天,监督和实干的今天,才会有可持续发展的明天,超擎与大家共勉。
环保需要新力量
自1970年发起,地球日活动已举办了48年。
1990年4月22日,为纪念“地球日”20周年,全世界有数亿人参加了盛大的活动,他们捡拾废纸和塑料袋、严禁随地倒垃圾。活动目的是提醒人们重视保护地球环境,制止生态恶化,使每一位地球居民都为悍卫地球环境、改善地球环境作出贡献。
2018年的今天,我们又有什么新办法、新力量,保护地球与共同的绿水青山呢?
 
不可忽视的真相
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污染,是悬在人类头顶上的一把利剑。
为了追求经济快速增长和更加便捷的生活方式,人类对自然环境和生态造成了不可逆转的伤害,并有愈演愈烈的趋势。其中,水,与我们每个人的生命健康都息息相关,但也是受污染影响的最重要介质之一。
据英国《自然》旗下《科学报告》杂志近日发表的一篇研究,被人们称为“第八大陆”的太平洋垃圾带上,正漂浮着超过7.9万吨海洋塑料,这一数字比之前估计的高了近16倍。更加难以控制的是,化学品、工业制品处理过程中产生的含有危险化学物质的废水、残渣,被直接倾倒于江河湖海之中,不仅造成水的使用价值降低或丧失,更会毒死水生生物,影响饮用水源,对大众生命健康造成威胁
严峻的现实在呼唤人类赶快行动起来。但是,水域面积的广大、生产企业的数量日益增加,仅依靠监测台站和污染监测技术方案,难以满足水体污染监测所要求的实时性与准确性。
我们是否束手无策了呢?

空天地一体化全方位水污染监测
01保卫蓝色水系,只有上帝能够做到?
NO,因为我们拥有了“上帝之眼”。
对于大范围的水域监测,遥感卫星帮了我们大忙。运用遥感技术进行水体污染检测,可利用其观测范围大、快速捕获被污染水体不同于清洁水体的光谱特征的优点,低成本、高速度地帮助监管部门对水体污染进行实时、宏观、准确的监测管理和污染溯源。运用遥感影像大数据进行污染监测,通过对水体折射率及水温的光谱特征分析,可精确锁定排放位置;通过多时相影像对比,能够确认其排放时间。即使在夜间,这种监测也从不停止:通过夜光红外影像的辐射强度,可探测水体特征的变化。快速、精确的污染监控,对遥感影像的清晰度、实时性提出了高标准、严要求:需要基于高精度遥感影像做快速的信息处理、对比、分析与提取。

超擎能做什么?
超高精度全分辨率影像实时在线查看,
快速、精确锁定污染源
超擎时空支持精确到0.2米的超高精度全分辨率影像无切片实时发布、在线浏览。用户无需下载数据,即可通过浏览器访问和应用,大幅提高污染排查工作的效率。
- 支持全分辨率影像数据与分析模型进行高效结合,如智能特征提取、高光谱分析等,实现数据自动化输入、成果自动化输出的高性能应用,实时污染的精确溯源。
- 多时相卫星影像联合对比显示,锁定更多污染排放的时间信息。
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(超擎慧眼-全分辨率全球高程影像数据实时发布、在线浏览)

02要看得更清,上帝也要帮手?
以为有了“上帝之眼”就一切尽在掌握?不。要看的更仔细、更真切,“上帝”也需要帮手,那就是无人机。
它搭载高分辨率相机,可以突破空间限制,克服视野局限,以其机动性、快速性,以及高清晰度三维影像进行配合,有效提高水体染源的巡查和违法证据搜集的效率,在海洋监测、溢油监测、水质监测、湿地监测、固体污染物监测、海岸带监测、植被生态等方面都有用武之地。
通过无人机倾斜摄影,收集各监控断面、取水口、排污口等重要水域目标处的水质状况和污染物排放的数据,以及水面固体漂浮物形态,补充遥感影像无法捕捉的细节信息,可形成全景监测体验。

超擎能做什么?
全分辨率无人机影像实时输出,结合卫星影像,全景展现水污染二三维一体化信息
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- 超擎时空支持全分辨率无人机影像的实时输出,通过云服务进行全平台发布,在线读取。
- 与卫星数据结合与校正,全场景还原,捕捉更多人为无法获取的污染信息。
- 支持全分辨率无人机影像的三维数据重建,生成高精度3D表面格网模型,形成有效的数据提取与在线分析。

 

03看不见的地方,如何管控?
对于地表水域、排污口等,我们可以利用遥感卫星与无人机影像数据进行监控,对于看不见的地方,我们又如何把控呢?
管道是监控水污染的第一道关卡。但是,污染在管道中,既看不到,又摸不着,我们如何通过这第一个口径,来堵住污染之源呢?
让传感器、物联网替人们去完成“不可能完成”的任务。由红外摄像头、温度传感器等组成的设备网络,能够深入管道中,对流经水质的各项指标进行监测,一旦发现有排放,它们立即将信号传递到监控枢纽,这类似于人类的感知器官。
接下来,通过对传感器与物联网采集到的数据信息进行可视化与分析,基于位置信息自动实时预警,便于更加精确的锁定污染企业,并及时控制污染源的扩散,这类似神经网络处理。人的感官获取信息与神经处理是同步的,污染监控也是一样,这就需要数据处理软件不仅能够接入实时数据,更能实现快速可视化与动态分析

超擎能做什么?
流式数据的实时可视化与动态分析,为环保部门提供监管时空大数据运营指挥中心
超擎时空大数据可视化框架提供多维度的可视化效果呈现,尤其适用于具有时空特征的应用场景,通过三维空间呈现传感器网络,形成宏观而全面的监管“驾驶舱”,支撑智慧环保的全自动化、实时管理。
超擎支持流式数据的实时接入与呈现,并与三维管道空间进行动态的交互分析,其全网分布式边缘计算能力,能从海量数据中迅速锁定与调取个体信息,第一时间预警污染排放行为,确定排放位置。

 
环保的“黑天鹅”与“灰犀牛”
环保领域既有突发重大的“黑天鹅”事件,也有温水煮青蛙的“灰犀牛”现象,如果我们运用时空大数据这个武器,又将会有怎样的不同呢?
 
01环保中的“黑天鹅”事件
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日本福岛核泄漏、墨西哥湾石油泄漏,就是环保中典型的黑天鹅事件,这样的事件一旦发生,不仅会在短时间内造成重大的生态破坏与人类生命健康伤害,如救援与控制措施不力,更会造成深远的连锁影响。
前文讲到的“空天地”一体化全方位环保污染监控方案在这样的事件中也能起到重要作用:基于卫星、无人机和物联网的综合时空大数据的呈现与分析,能够掌握污染范围和态势,融合气象数据,支持智能预测污染扩散路径与范围,将污染的破坏降低到最小限度。
同时,通过对手机信令数据的可视化,形成的热力分布图,对污染影响的周边活动人口区域半径进行计算分析,形成快速、合理的人群引导疏散与救援计划。
 
02环保中的“灰犀牛”现象

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(图中呈现的是32年里全球水域在自然过程和人类活动下产生的显著变化,图像顶部是中国鄱阳湖。)
在漫长的岁月中,人类的各种活动也会影响水域面积,也这是我们所说的环保中的“灰犀牛”现象。
采用长时间序列下的海量、多时相影像大数据,实现对几年、甚至几十年的水体减少趋势的可视化分析,帮助我们形成长远的水资源保护机制。

超擎能做什么?
海量、多源时空大数据高效存储、实时发布与动态分析的云服务,应对各种场景下的环保需求
- 非切片的时空大数据引擎,支持大规模的动态轨迹数据(如手机信令数据)的实时可视化及动态分析,计算污染扩散范畴内人口、居民点与业务点,如消防、防空避难所等数量,规划合理的疏散路径,支持快速制定高效的应急救援计划,快速响应重大、突发污染事件的数据决策支持需求。
-不同与传统的影像数据预切片发布模式,超擎时空影像大数据服务开发了高效的存储管理系统,非切片的影像存储系统,实现了PB级历史影像全部在线,大幅减轻海量影像的存储压力,为长时间下的生态变化时空分析带来可能。
环保无小事,无论是随手捡起一个垃圾,发起一个活动倡议,还是运用大数据,从空中、天上和地下全方位监控污染,意义都是重大而深远的。而正是因为有教训和反思的昨天,监督和实干的今天,才会有可持续发展的明天,超擎与大家共勉。
 
 
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