環(huán)保遙感監(jiān)測，需要插上一雙AI的翅膀

原標(biāo)題：環(huán)保遙感監(jiān)測，需要插上一雙AI的翅膀

我國環(huán)境保護(hù)的歷史源遠(yuǎn)流長，最早可追溯到堯舜時期，設(shè)立的專門進(jìn)行山林川澤的保護(hù)與治理的機(jī)構(gòu)“虞”。此后的歷朝歷代均對環(huán)保設(shè)立了專門的監(jiān)察機(jī)構(gòu)，比如唐宋明清時期的虞衡司；亦有賢哲在自己的政治主張中加入了濃厚的環(huán)保思想，比如孟子所言“斧斤以時入山林”“數(shù)罟不入洿池”等。

基本的環(huán)保綱領(lǐng)之下，帶來的是環(huán)境保護(hù)的監(jiān)督與實行。古代的環(huán)保監(jiān)測，多以人力為主，進(jìn)行巡視、檢查等等。而隨著朝代的更迭、制度的完善，環(huán)保部門所承擔(dān)的工作則越來越重，不僅全方位地要管山林川澤，而且還全年無休，辦事的人簡直累到吐血。

可以這么說，四千多年的中國古代環(huán)保史，就是一部人工勞作史。

進(jìn)入20世紀(jì)后半葉，隨著信息革命的興起以及全世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)的重視，一系列技術(shù)型的和環(huán)保監(jiān)測手段開始上陣，定點自動監(jiān)測、抽樣檢測、生物監(jiān)測等等，大大解放了人力，直接將環(huán)境保護(hù)帶入了信息時代。

但相較而言，以上這幾種監(jiān)測方法的局限性也很明顯，那就是多只能對局部的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，要對大片區(qū)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控，就要進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測，這樣顯然仍然會調(diào)用許多人力。在強(qiáng)調(diào)解放雙手的智能時代，其似乎顯得格格不入。

從這個角度來說，時代呼喚著一種監(jiān)測手段，能從整體上提供全方位、高精度的監(jiān)測手段，來為環(huán)境保護(hù)這輛加速奔馳的汽車，再添新的動力。

而無論從哪個方面去看，遙感，似乎都是承擔(dān)這個任務(wù)的最佳候選。

廣覆蓋、多類型、全局性：遙感監(jiān)測對環(huán)保價值幾何？

遙感技術(shù)興起于上個世紀(jì)七十年代，時至今日已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地理數(shù)據(jù)獲取、應(yīng)急災(zāi)害監(jiān)控、農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測等多個領(lǐng)域。從環(huán)保的角度而言，其具有以下幾個顯著的特點：

一、覆蓋范圍廣泛。結(jié)合衛(wèi)星、飛機(jī)以及其他飛行器的應(yīng)用，其可以實現(xiàn)大領(lǐng)域、廣袤環(huán)境的覆蓋，而不僅僅局限于某條河流或者某塊植被區(qū)域，這是其他環(huán)保監(jiān)測手段所無法比擬的；

二、監(jiān)測整體性。大范圍監(jiān)測帶來的直接優(yōu)勢是工作人員可以借此對環(huán)境的整體進(jìn)行觀察，從全局入手，進(jìn)而對出現(xiàn)的環(huán)境問題進(jìn)行更加科學(xué)合理的布控；

三、覆蓋類型多樣。傳統(tǒng)的環(huán)保監(jiān)測手段的一個特點是分場景、分類別的監(jiān)測，水體、植被、大氣等各自有不同的監(jiān)測設(shè)備，各自為政。而遙感則不同，其可以廣泛用于水污染、大氣污染、植被覆蓋率、溫室效應(yīng)等諸多場景，所要做的改變，主要在于終端算法一塊。因此，可以說遙感可以實現(xiàn)對絕大部分環(huán)保類型的覆蓋。

四、監(jiān)測的長期性、持續(xù)性、動態(tài)性。以衛(wèi)星遙感監(jiān)測為例，其可以實現(xiàn)24小時全天候監(jiān)測，不致數(shù)據(jù)中斷；同時，它又能從不同時期的的數(shù)據(jù)中來定量分析監(jiān)測對象的變化過程，從而為操作人員提供決策指導(dǎo)。

綜合來看，遙感監(jiān)測環(huán)境保護(hù)提供了一個全局性的解決方案。而事實上，遙感技術(shù)已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮了重要作用，成為了一支不可或缺的力量。

然而，這支力量的發(fā)力，卻似乎顯得有點沉重。

龐大數(shù)據(jù)量之下的處理困境

極廣的覆蓋面積，帶來的直接問題就是龐大的數(shù)據(jù)量。

隨著遙感觀測技術(shù)的發(fā)展，不同成像方式、波段和分辨率的數(shù)據(jù)放在一起，構(gòu)成了遙感數(shù)據(jù)的多元化；尤其在遙感影像方面，使用頻率和遙感精度的提高，其數(shù)量更是呈現(xiàn)出指數(shù)級的增長。

而與數(shù)據(jù)爆炸形成鮮明對比的，卻是數(shù)據(jù)信息處理的滯后。以遙感圖像比對為例，仍然有很多單位在進(jìn)行檢測動態(tài)分析的時候，更多地去采用人力，而這直接耗費了大量的時間。

這就像電影里警察靠人眼去對成千上萬個攝像頭畫面進(jìn)行逐個篩選，能不能準(zhǔn)確找到，全看這個人有沒有主角光環(huán)。

其次，除了大面積荒漠、水土流失等需要較長周期治理的環(huán)境問題之外，日常之中的環(huán)境污染事件往往是動態(tài)性的，比如污水的遠(yuǎn)程排放、違規(guī)開礦挖沙、工業(yè)廢氣排放等等，這些污染行為并不是持續(xù)性的，而是發(fā)生于一定的時間段內(nèi)。

環(huán)境保護(hù)的最佳狀態(tài)，是徹底切斷污染源，以及在污染出現(xiàn)的時候盡可能早地進(jìn)行遏止。預(yù)防大于治理，這是一個基本準(zhǔn)則。比如上文提及的污水排放、廢氣排放、開礦挖沙等，其可能在一兩個小時之內(nèi)就可以結(jié)束“戰(zhàn)斗”。遙感監(jiān)測到這些行為倒是沒什么問題，但要把照片傳回到數(shù)據(jù)處理中心，然后再進(jìn)行分析比對，最后做出決策出發(fā)制止……一系列流程之后，人家早都收工回家了。

也就是說，遙感在數(shù)據(jù)分析之外還存在著一個時間差：發(fā)現(xiàn)問題和著手解決的時間差。毫無疑問，最大程度上縮短這個時間差，是遙感監(jiān)測在應(yīng)對環(huán)境保護(hù)之時的必然之路。

而說到數(shù)據(jù)分析和任務(wù)處理的低延時，AI自然是當(dāng)仁不讓。

AI，一雙環(huán)保遙感監(jiān)測的翅膀

AI+遙感，簡單來說可以為以下幾個問題提供解決方案。

1. 解決大范圍內(nèi)的實時檢查、實時上報的問題，為需要快速止損的事中環(huán)保提供了可能。比如這邊剛一開閘排放污水，立即被遙感監(jiān)測，AI對時間進(jìn)行快速分析，然后直接提供給處理中心參考意見，大大縮短發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的時間差。

2. 針對指數(shù)級上升的遙感數(shù)據(jù)，依靠高分辨率的的遙感精度，再加上AI的超強(qiáng)識別能力，其可以快速對其進(jìn)行分析處理，同時提高工作效率。例如某市國土資源局識別違章建筑，在利用AI對衛(wèi)星遙感照片進(jìn)行自動分析識別與比對之后，僅用一分鐘就完成了專業(yè)監(jiān)測專家3個多月的工作量。

3. 通過對不同時期的數(shù)據(jù)比對，AI可以對污染趨勢進(jìn)行判斷，從而幫助工作人員提出具有超前預(yù)判性的解決方案。在大氣污染、水污染防治工作中，這項能力的價值尤其值得被關(guān)注。

而無論AI為遙感帶來的哪一種優(yōu)勢，其實我們都可以看出，中心都圍繞著一個“快”字?？梢赃@么說，“AI遙感，快字當(dāng)先”。而眾所周知，AI之光照進(jìn)現(xiàn)實之路上，數(shù)據(jù)不缺乏，算法也不短缺，唯一限制其前進(jìn)步伐的，就是算力。

這一點對于遙感而言，也是如此。算力決定了AI進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和輸出的絕對時間內(nèi)。那么，充沛的端側(cè)AI算力就成為了一無人機(jī)等飛行器的必備之需。

同時，實現(xiàn)區(qū)域性的實時遙感監(jiān)測，對無人機(jī)的數(shù)量也提出了要求。然而加載了AI技術(shù)的無人機(jī)成本并不算低，這也令其大規(guī)模的推廣存在著阻礙。那么，無人機(jī)編隊的產(chǎn)業(yè)化低成本，則是配套設(shè)施建設(shè)的補(bǔ)完之一。

此外，從整體上而言，就像自動駕駛并不僅僅是汽車的事而是要涉及整個道路系統(tǒng)的改造一樣，AI+遙感并不是意味著僅僅是設(shè)備的補(bǔ)充或者某個模塊AI能力的加入，而是要建設(shè)一個包括采集、處理、反饋、決策等一體化的遙感云平臺機(jī)制，這就需要高速的網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)定的云服務(wù)作為依托。近在咫尺的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，或可成為遙感云平臺機(jī)制構(gòu)建的重要一環(huán)。

從不遠(yuǎn)的未來來看，環(huán)保當(dāng)中的AI+遙感幾乎是一件必然會發(fā)生的事情。阻擋其照射到大地上的烏云霧氣塵埃終將消散，在保護(hù)明凈清朗的地球的功勞簿里，有一頁將會寫滿AI的姓名。

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