刘 锐 北京师范大学 教授 博导 天空地一体化环境监控与智慧环保体系建设 — 构建生态文明 推进美丽中国建设 汇报提纲 1 2 3 4 5 6 智慧环保建设需求 智慧环保建设目标 智慧环保建设总体结构及技术路线 智慧环保建设关键技术 智慧环保建设主要内容与应用 1 环保物联网需求分析 1 建设背景 建设背景 宏观环境 相关政策：  2013 年将启动首次全国地理国情普查 利用各种信 息通讯技术，感知、分析、整合各类环保信息，对各种需求做出智能的响 应，使决策更加切合环境发展的需要，“智慧环保”概念应运而生。 “ 智慧环保”概念的提出 智慧环保体系结构 “ 天空地一体化”监控  如何“更快速”感知影响城市环 境、人体健康、生命安全的实 时指标？  如何“更全面”感知污染排放、 环境污染、应急事故的变化过 程？  如何“更有效”判定环境监察执 射频（ＲＦＩＤ） 监测 环境质量动态监测 污染源动态在线 监测 GPS 定位监测 突发事件应急监测  移动监测 数据传输 视频动态监测 视频动态监测 设备运行状态 监测 天空地一体化感知体系建设 总体目标 全面贯彻落实科学发展观，按照国家环境保护“十二五”规划，提出的“深化主要污染物总量减排，努力改善环境质量，防范 环境风险，全面推进环境保护历史性转变”的要求，建

辐射监测 气体监测 2 0 射 频 ( R F I D ) 监测 突发事件应急监测 标准体系 感知层 网络技术 应用系统 安全体系 天空地一体化感知系统建设 视频动态监测 天空地一体化感知体系建设 卫星影像 遥感监测 环境质量动态监测 设备运行状态 监测 环保监控指挥中心 \ 数据传 输 污染源动态在线 监测 视频动态监测 GPS 监测船 服务器终端 天空地一体化环境监测智慧环保建设目标 总体目标 标准体系 感知层 网络技术 应用系统 安全体系 2 2 标准体系 感知层 网络技术 应用系统 安全体系 天空地一体化环境遥感监控综合应用服务体系 2 3 标准体系 感知层

乡村数据资源一张图 5 类应用 3 大平台 1 个中心 01 数字乡村大数据中心 大数据资源体系、应用支撑体系、一张图 数字乡村大数据中心总体架构 数据源 政务数据（农业、自然资源、水利 … ) 天空地观测数据（卫星遥感、气象、无人机、物联网设备 …） 社会数据接入（生产… ) 数据资源体系（数据中台） 乡村数据“一张图”体系 数 据 资 产 管 理 农人数据 农地数据 农物数据 农事数据 洪涝与泥石流 河水倒灌 农田被淹 山洪暴发 设施冲毁 作物倒伏 高温 冻雨 高温逼熟 产量下降 早衰发黄 灌溉成本增加 农作物冻伤 土地冻结 冰雹 （ 4 ）大数据洞察：天空地一体化 基础空间数据 村庄信息 地块信息 基础设施信息 养殖场信息 地籍地名信息 房屋信息 地形数据 种植地信息 鱼塘信息 管线信息 社会属性数据 实有人口数据 农产品数据

 加强关键共性技术 攻关  强化战略性前沿性 技术超前布局  强化技术集成应用 与示范  加快农业人工智能 研发应用  国家农业农村大数 据中心建设工程  农业农村天空地一 体化观测体系建设 工程  国家数字农业农村 创新工程 5 6 5 4 3 强化关键技术 装备创新 加强重大工程 设施建设 推进管理服务 数字化转型 加快生产经营 数字化改造 利用遥感卫星等影像采集技术，实现重点农作物种植区域耕地及南繁区大面积影像的快速拍 摄和获取，利用无人机采集高标准农田范园区的航摄影像，实时动态地对耕地、种植区域进行全 方位监测，为 xx 省农业产业布局及精准监测提供决策支持。 天空遥感影像技术 ** 智慧农业：种植管理系统架构示意图 互联网相机 农事活动 农 场 溯源相机 无线节点 气象站 智能传感器 互联网相机 农事活动 大 田 溯源相机 无线节点 气象站 集成智能

数字农业产业链整体解决方案 农业产业互联网建设和运营方案 核心产品概述 2 3 4 数字农业农村建设背景 1 数字农业农村发展现状 产业化程度低 产业附加值低  数据资源分散，天空地一体化数据 获取能力弱；  资源数字化、产业数字化水平不高， 部分农业数据、乡村治理数据未能 实现数字化采集归档；  农业管理中已有的信息系统以及传 统媒介（纸、电子文档等）的数据 ，积极运用 大数据、区块链等技术，提高涉农信贷风险的识别、监控、预警和处置水平。在有效做 好风险防范的前提下，逐步提升发放信用贷款的比重。 相关政策背景 1 、建立健全农业农村数据采集体系、天空地一体化观测网络、农业农村基础数据资源体系。 促进农业生产经营数字化转型，提升管理服务的数字化水平，大幅提升农业数字经济比重， 完善乡村数字治理体系。 2 、具体建设要求：推动高标准农田数字化，构建“天 流转市场、实现土地流转价值最大化、充分监督和 保护农民利益。 土地流转交易电子商务平台 精准承保，快速理赔，合规高效，农户体验好！ 引入大数据、云计算、人工智能、空间信息技术等现代化新技术， 建设数字农险创新服务平台，基于天空地一体化农险立体数据服 务，结合 IT 开发技术实现农险精准承保、快速理赔， 精准风控、 合规高效，整体提升农业保险科技含量和整体服务水平。 WEB 端 APP 端 微信端 农险承保平台 生产经营行为管理—数字农险创新服务平台

案 目录 整体解决方案 农业产业互联网建设和运营方案 核心产品概述 2 3 4 数字农业农村建设背景 1 数字农业农村发展现状 产业化程度低 产业附加值低  数据资源分散，天空地一体化数据 获取能力弱；  资源数字化、产业数字化水平不高， 部分农业数据、乡村治理数据未能 实现数字化采集归档；  农业管理中已有的信息系统以及传 统媒介（纸、电子文档等）的数据 ，积极运用 大数据、区块链等技术，提高涉农信贷风险的识别、监控、预警和处置水平。在有效做 好风险防范的前提下，逐步提升发放信用贷款的比重。 相关政策背景 1 、建立健全农业农村数据采集体系、天空地一体化观测网络、农业农村基础数据资源体系。 促进农业生产经营数字化转型，提升管理服务的数字化水平，大幅提升农业数字经济比重， 完善乡村数字治理体系。 2 、具体建设要求：推动高标准农田数字化，构建“天 流转市场、实现土地流转价值最大化、充分监督和 保护农民利益。 土地流转交易电子商务平台 精准承保，快速理赔，合规高效，农户体验好！ 引入大数据、云计算、人工智能、空间信息技术等现代化新技术， 建设数字农险创新服务平台，基于天空地一体化农险立体数据服 务，结合 IT 开发技术实现农险精准承保、快速理赔， 精准风控、 合规高效，整体提升农业保险科技含量和整体服务水平。 WEB 端 APP 端 微信端 农险承保平台 生产经营行为管理—数字农险创新服务平台

用 意 义 • 精准测温（与直肠温差 <0.13℃ ） • 热力学校准模型 • 排卵预测准确率 95% • PSY 平均提高 3~5 • 配种失败一次，农场损失约 500 元 / 头 • 多一天空怀，农场损失 26.4 元 / 天 / 头 • PSY 每提高 1 ，农场多赚 400 元 / 头 精准养殖场景二（繁殖能力优化） 37.8 24 小时体温变化曲线 37.0 37.2 37

随手拍” 3 上传照片， 填写姓名和 手机号，举 报河流情况 4 关注 “ 智慧水利” 微信公众号 2 手机一拍 随时举报 智慧水利大数据云平台建设综合解决方案 天空地一体化 智慧水利 “ 天空地”一体化监测体系集无人机、网格化监测微 站、污染源在线监测设备等先进立体监测技术于一 体，通过无人机 360° 无死角的拍摄角度，地面污 染源在线监测设备，发现有疑似污染源、非法作业

用 意 义 • 精准测温（与直肠温差 <0.13℃ ） • 热力学校准模型 • 排卵预测准确率 95% • PSY 平均提高 3~5 • 配种失败一次，农场损失约 500 元 / 头 • 多一天空怀，农场损失 26.4 元 / 天 / 头 • PSY 每提高 1 ，农场多赚 400 元 / 头 精准养殖场景二（繁殖能力优化） 37.8 24 小时体温变化曲线 37.0 37.2 37

模型的界面。 自主无人系统 指能够独立运行，无需人工干预的先进技术系 统。这些系统广泛应用于无人驾驶、无人机、空 间机器人和无人车间等领域。无人系统的组成包 括平台、任务载荷、指挥控制系统，以及天空地 信息网络。它融合了系统科学、信息控制科学、 机器人技术、航空技术、空间技术和海洋技术等 多个高新科学技术领域，是一个综合性的系统， 其建设基于多学科交叉融合。 ·平台：自主无人系统的 同的载荷，由侦察设备、通信环境、专用设备组成。 ·指挥控制系统：自主无人系统的“大脑”，负责任务规划、决策和控制。制定 飞行路径和任务计划，通过数据链路发送控制指令，接收并处理无人机传回 的遥测数据和任务数据 ·天空地信息网络：自主无人系统实现协同作业和数据传输的基础设施。确 保控制指令和数据传输的实时性，支持多无人系统协同完成复杂任务，整合 多源数据，提供全面的环境感知和任务支持。 数据来源：CSDN、广发证券发展研究中心