石汉青--环境信息获取与应用终

城市 环境 信 息 采 集 与 应用 石汉青 解放军理工大学 ，南京211101汇报内容 一、城市环境 信息获取现状 二 、 智慧 城市对环境 信息 的 需求 三 、 创新 环境信息采 集模 式 四、结束语一 、城市环境 信息获取现状 这里所指的城市环境 信息主要是指与城市建设及 人们日常生活密切相关的自然环境信息，如温、压、 湿、风、雾 霾、 能见度、天气现象及严重影响生命健 康的有害气体以及城市水环境信息。城 市环境信息快 速实时采集系统建设是智慧城市 基础设施建设非常重 要的内容 之一。近几年 ，城市环境信息采集处理取得 了巨大发展 ，以行业为主体的环境信息采集体系基本 建成，如气象、环保、测绘、水务等部门，主要 体现 在以下几个方面：温度 湿度 降水 蒸发 地温 辐射 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门5 测风塔观测要素： 风向 风速 温度 湿度 气压 在400个 测 风 塔 当中 ： 58 个塔配置强风仪 36 个塔配置超声风 仪一 、城市环境信息获取现 状 气象部门 1、地面观测一 、城市环境 信息获取现状 气象部门 • 全国共有120 个 探空站 ，每天 进 行08、20时 （北京 时）两 次从地 面到高空25000 米以 上高空探 测。 获取高空大气温度、湿度 、气压 和风向风速资料。 • 是全球探 空站密 度 最高国家 之一。2015/11/7 8 3km 、6-8km 、 12-16km 全 国已经形成 了以北京为 中心的风廓 线仪试验 网。 --风廓线雷达 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门2015/11/7 9 --GPS/MET水汽遥感探测 全国已经实现了202 个GPS/MET 站 资料 获取。 利用高精度的地面GPS 基准 站的信 号分析测整层水汽总量、 倾斜路 径水 汽总量及时间变化层析技 术反演 大气 水汽量垂直分布。 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门2015/11/7 10 --雷 电 监 测 我国已初步建立了国家雷 电数据 处理中 心，全国337 个 雷电探 测仪的 数据实 时传输 数据处理中心，进行定位 处理， 形成雷 电监 测产品和国家雷电数据库 ，并将 实时数 据供 全国共享。 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门11 --天气雷达探测 布设216 部新一代天气 雷达,并投入业务使用。 S 波段117部 C 波段99 部 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门2015/11/7 大气海洋空间联合探测方法研究 12 -- 雷 达 组 网观测 Saomai typhoon 一 、城市环境信息获取现 状 气象部门一 、城市环境 信息获取现状 气象部门一，城市环境信息获取 现状 气象部门一 、城市环境信息获取现 状 环保部门一 、城市环境信息获取现 状 环保部门1 ． 探 测 器 ，2. 水 泵 ，3. 取 水 器 ，4. 缓 冲 器 ，5. 数 采 与 探 制 ，6. 电源 ， 7. 水 管 及 水 流 方 向 ，8. 电 源 线 ，9 。 数 据 线 水质在线检测仪 一 、城市环境信息获取现 状 环保部门二 、智慧城市对环境信息的需求分析 智慧城市建设需要有一个强大的配套 的 环境快速 感知 系统。上述环境信息采集系统如果不进行信息共 享和系统优化设计，根本不可能满足 智慧城市 建设的 需求二 、智慧城市对环境信息的需求分析 智慧 城市建设 对环境信息采集基本需求： 快 ，准，组网 ； 宏、微观 环境信息采集 有机匹配二 、智慧城市对环境信息的需求分析 智慧 城市建设 对环境信息采集基本需求： 快 ，准，组网 ； 宏、微观 环境信息采集 有机匹配 怎么办？？？三、 创新环境信息采集模式 1 、 针对智慧城市建设开展环境信息采集体系优化设计 2 、制定部门采集 信息共享规则及智慧城市信息 标准 3 、创新环境信息采集模式 4 、尽快开展智慧城市 环境信息采集共享 试验三、 创新环境信息采集模式 1 、针对 智慧城市建设开展环境信息采集体系优化设计 智慧城市如同一个“巨人”，各类环境信息采集系 统如同这个巨人对其环境的 感知 单元或细胞 ，承担其视 觉，听觉，嗅觉，触觉等功能，如同交通 是 城市的血脉 ， 互联网是其神经网络一样。 尤其 是对环境的宏观，微观 感知设施 建设需要 公开的顶层 设计方案，迎合 智慧城市 建设 发展的感知网 规划。三、 创新环境信息采集模式 2 、 制定部门采集信息共享规则及智慧城市信息标准 城市环境信息数据除了关系到安全问题外必须通过 相关的法规 公开 共享，迎合智慧 城市对环境信息的应用 需求 。三、 创新环境信息采集模式 3 、 创新环境信息采集 模式 对于城市 宏观环境信息快速获取 （1 ）星地联合探测环境信息 （2 ）基于车联网环境信息快速获取 （3 ）创新环境信息采集模式（1 ）星地联合探测环境信息2015/11/7 大气海洋空间联合探测方法研究 26 卫星遥感 太阳辐射计 地表温度计 同步观测法 城市环境星地联合探测 联合探测方法 目标 物 卫星 遥感 遥测 直接 观测（1 ）星地联合探测环境 信息2015/11/7 城市环境星地联合探测 联合探测地面系统 激 光 测 霾 、 能 见 度 仪 天 气 现 象 识 别 器 边 界 层 探 测 雷 达 数据采集 数 据采 集 数据采 集 电源 12V 输出 运控伺服 互联 （ 物 联 ） 网 城市环境 信息数据 处理器 环 境 多 要 素 遥 测 仪 云、雾霾、 大气一体化 自动观测系 统由全天候 红外测云仪、 激光测雾霾、 能见度仪、 天气现象识 别器、大气 环境遥测仪、 等部分组成2015/11/7电 网 运 行 方 式 基 建 施 工 计 划 环 境 预 警 、 发 布 数 据 共 享 生技 、 调度 应 用 部 门 运 行 设 备 影 响 短 期 供 需 平 衡 基 建 施 工 安 全 环 境 灾 害 实 况 、 预 报 信 息 展 示 与 发 布 调度 、 营销 基 建 GIS 、PMIS 北 斗 自 动 气 象 站 ： 气温 、 湿度 气压 、 风向 风速 、 降水 城 市 环 境 信 息 服 务 北 斗 雷 击 探 测 站 ： 雷 电波 台 风 环 境 灾 害 种 类 、 强 度 、 位 置 和 移 动 路 径 强 对 流 天 气 （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ 高 温 、 低 温 大 雾 强 降 水 （ （ （ （ （ （ （ （ （ （ . 自 动 气 象 站 高 空 地 面 观 测 多 普 勒 雷 达 资 料 静 止 气 象 卫 星 资 料 数 值 预 报 结 果 调度 安监 、 运检 辅 助 电 网 故 障 快 速 诊 断 分 析 数 据 接 收 FTP 服 务 器 通 信 服 务 器 内 外 网 安 全 隔 离 环 境 信 息 数 据 库 GIS 服 务 器 Web 服 务 器 环 境 信 息 综 合 应 用 服 务 器 环 境 实 况 、 预 报 信 息 处 理 服 务 平 台 专 用 光 纤 中 长 期 负 荷 预 测 规划 、 调度 卫 星 接 收 气 象 雷 达智 慧 城 市 水 监 测 预 警 发 布 平 台 水质检测 信息 摄入 水 质分 析 分析模型 比 对结 果 历 时 数 据 库 因子决策 树分 析 分析结 果复 合 征 兆判 断 灾 害 类 别 条 件 因 子 水污染灾 害条 件判 断 预警内 容制 作 水 质 变 化 模 型 检测 数 据\ 实 况数 据 非 线 性 外 推 12 小时预警 修正 6 小时 预警 修正 水污染 预警 发布 远 程发 布 0-3 小 时 预警 结 果 历 史 结 果 实 时条 件（2 ）基于车联网的城市环境信息快速获取（2 ）基于车联网的城市环境信息快速获取（3 ）创新环境信息采集模式（3 ）创新环境信息采集模式 大气透过率 辐射计测风通道位于大气 的窗区， 不考虑大气垂直分层的情况下， 假设大气 透过率  随光学厚度成简单的指数关系，即： )] ( sec exp[ L V O A A A       其中 O A 、 V A 、 L A 分别是垂直方向上总的柱状 气溶胶 吸收系数和云水吸收系 数，并且它们都是柱状 气溶胶 和云水的函数： 3 3 2 2 1 0 V b V b V b b A O O O O O     2 2 1 0 V b V b b A V V V V    L V b b A L L L ) 1 ( 1 0   大气透过率的模拟计算式 ： )] ( sec exp[ 5 4 3 3 2 2 1 0 L V a L a V a V a V a a                 上、下行大气辐射 气溶胶粒子的散射和吸收衰减 进行模拟： ) 1 ( ,    up eff up T T ) 1 ( ,    down eff down T T 根据物理机制的不同表示为不同的形式： V b b T T U U down eff up eff 1 0 , ,    （3 ）创新环境信息采集模式 影响北 京 的污 染传输 带区域防环境灾害Sar 应用 （3 ）创新环境信息采集模式Sar 应用 （3 ）创新环境信息采集模式Sar 应用 （3 ）创新环境信息采集模式三、 创新环境信息采集模式 3 、创新环境信息采集 模式 对于城市微 环境 信息 快速获取 （1 ）特定 小区域环境 、室内环境 （2 ） 小 环境水 质 信息快速获取浙江电网环境灾害 监测预警系统浙江电网环境灾害 监测预警系统四 、结束语 城市环境 信息采集体系建设是智慧城 市 建设的重要基础建设内容，目前政府 各部门 主导的环境信息采集系统需要与智慧 城市建 设有机结合，同时需要针对智慧城市 建设， 创新建立快速准确宏微观协调同步的 环境 信 息采集体系 ， 大力发展环境信息高度 开放共 享服务平台，有效提高城市环境 突发 事件快 速感知并能快速响应的能力。谢 谢！