云計算數字環保論文

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1“數字環保”關鍵技術分析

1.13S技術3S是衛星遙感(RS)技術、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)的合稱。它們是進行現代環保信息化系統建設，并高效運行的基礎工具。衛星遙感(RS)技術主要是在遠離目標、不與目標直接接觸的情況下判定、測量并分析目標的性質，它獲取信息的主要手段是電磁波，具有動態、宏觀、信息豐富的特點。衛星遙感技術在環保領域的應用主要是利用多傳感器、高分辨率、多時相等特點幫助獲取自然環境的重要信息源和宏觀監測手段。利用光學遙感、熱紅外遙感和微波遙感對特定波長的空氣污染物進行識別提取，獲得空氣污染情況。

同時利用遙感的高分辨率對地表資源環境監測、水土流失、生態保護等進行光譜成像和制圖，用于保護預測生態破壞的趨勢，分析生態環境變遷的過程、對策，也可直觀地為領導決策提供有力的科學依據。全球定位系統(GPS)是美國自20世紀60年代開發，于1994年部署完成的衛星導航系統。該系統由分布在6個軌道上的24顆定位導航衛星組成，提供全球每秒1次的定位訊號，使全球任何地方在任何時候都能同時接收到至少4顆衛星的訊號。全球定位系統的接收器根據訊號測出定位點到衛星的偽距，可實時得到定位點的三維位置和時間數據。全球定位系統以其全球、全天候、快速、準確的定位功能在環境領域得到廣泛的應用。

“數字環保”工程建設過程中，GPS是主要用于實時定位，為遙感實況數據提供空間坐標，建立實況環境數據庫及同時對遙感環境數據發揮校正、檢核的作用。地理信息系統(GIS)是指對具有空間內涵的地理信息進行輸入、存貯、查詢、運算、分析、表達的技術系統。在環境領域，地理信息系統可用于對空間環境數據進行管理、查詢、分析，實現對地理信息的動態描述，通過時空構模，分析地理系統的發展變化和演變過程，還可以利用GIS的統計制圖功能，將大量抽象的環境數據變成直觀的環境專題地圖或統計地圖，形象地展示出各種環境專題內容、環境數據空間分布與數量統計規律，以滿足環境保護的各種實際需要。GIS技術的出現為環保信息化發展提供了技術支持，它在“數字環保”系統中的應用主要體現在制作環境專題圖、建立環境地理信息系統、對環境監測過程進行數據存儲處理分析、分析自然生態現狀、環境應急預警預報、環境質量評價和環境影響評價、水環境信息管理等。

1.2虛擬現實技術虛擬現實(VirtualReality)技術簡稱VR技術，是由美國VPL公司創始人JaronNier在20世紀80年代初提出的。它是一門嶄新的綜合性信息技術，集中體現了計算機技術、計算機圖形學、傳感技術、人體工程學、人機交互理論等多個領域的最新成果，是近些年十分活躍的一個技術研究領域［3］。目前隨著全球變暖、臭氧層破壞、酸雨、海洋污染以及生物多樣性喪失等環境問題日益嚴重，虛擬現實技術在環保領域的應用也越來越凸顯，它可以用于環境科學的理論研究、環境規劃、環境監測治理、環境預測、環境評估等各方面。虛擬現實技術通過“數字環保”系統中的大量已有環境數據的建模，可以使環境科學研究者利用所建立的虛擬世界，從不同的角度感受環境數據間的時間關系和物理關系，從而為環境科學的理論研究提供可靠地技術手段和方法。虛擬現實技術應用各種科學技術信息，在預測發展各種環境管理要素對環境的影響及環境質量變化趨勢的基礎上，為進行科學規劃，達到預期的環境目標提供強有力的數據支撐。“數字環保”系統可通過將虛擬現實技術與相應的環境空間分析評價模型相結合，利用虛擬現實技術對環境進行直觀的分析評價。虛擬現實技術還可通過對現有的環境相關數據基礎進行分析，依據環境演變規律分析環境的演變趨勢，預測未來的環境狀況，預測未來環境的演變結果，為環境預測預報提供科學依據。“數字環保”工程建設過程中，還可利用虛擬現實技術來得到環境監測參數的濃度分布動態變化圖，從而及時了解各主要污染物的空間分布及其超標情況，同時根據虛擬世界中的環境監測結果，綜合運用環境決策模塊確定最佳解決方案并實時觀測治理效果。

1.33海量數據存儲技術“數字地球”的提出使得海量數據成為GIS界廣泛接受的常用術語。近年來，隨著環保信息化的發展，海量數據也成為了環保領域的新的名詞。隨著“數字環保”工程的實施，地理信息系統應用領域的拓展，使得環保領域的環境空間數據和業務數據量也不斷增大，因此迫切需要將海量數據存儲技術應用到“數字環保”中。一般來說，數據具有選擇性、可靠性、時間性、完備性、詳細性和綜合性的特征。隨著環境數據量的不斷增加，使得環境數據又有了新的特征，主要表現在多源數據、數據量大、結構復雜、關系多樣化、空間性、多尺度與多態性、多時空性、查詢過程復雜、難以定義多維空間對象等特點。面對數據的多變特性，海量存儲技術就是利用海量數據模型的構建，設計標識空間信息的數據結構和存儲組織文件結構，在降低數據存儲量的基礎上盡可能保留=實體信息，實現多分辨率數據的整合。“數字環保”系統可運用海量數據存儲技術，將大量的環境數據，通過數據建模的形式，利用高效索引機制，將點、線、面數據分別存儲到各個結點，降低數據量，提高數據的訪問速度，同時保留數據的基本信息。

1.4云計算技術云計算是一種通過Internet以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化資源的計算模式。云計算技術在環保領域的運用不僅能夠提高辦公效率、節約信息化成本，還能夠幫助其實現管理創新和環保執法效率的提高。“數字環保”工程可采用虛擬化技術建立基礎設施云計算平臺，提高業務連續性，同時可大幅度節省電力成本、空調成本和能源消耗。業務連續性最大化降低了宕機風險產生的損失，為“數字環保”各類業務應用和數據庫系統等提供非常穩定可靠運行環境。“數字環保”的整個基礎計算資源和存儲資源架構體系以模塊化和虛擬化為中心建立后，可提供動態資源池，不只是給“數字環保”各項業務應用信息系統提供資源，未來幾年內建設的各項信息系統也可以在不投入基礎軟硬件資源的前提下，直接從虛擬化的平臺中分配所需的資源。

2.結語

21世紀人類進入了以經濟為主導的信息時代，誰擁有知識誰將主宰世界。信息時代的到來沖擊了科學技術的發展，特別在環保領域，物聯網、三網融合、云計算、大數據輪番出現。隨著社會信息技術的發展，在“數字環保”的基礎上，出現了由信息化、數字化向網絡化和智慧化發展的新趨勢。2009年，IBM提出了“智慧地球”的概念，引起了全世界的關注。從此，“數字環保”開始向“智慧環保”邁進，成為了歷史的必然和不可扭轉的趨勢。“智慧環保”是“數字環保”概念的延伸和拓展，是信息技術進步的必然趨勢。它借助物聯網技術，把感應器和裝備嵌入到各種環境監控對象(物體)中，通過超級計算機和云計算將環保領域物聯網整合起來，實現人類社會與環境業務系統的整合，以更加精細和動態的方式實現環境管理和決策的“智慧”。因此，“數字環保”系統應在現有關鍵技術的基礎上進行延續，在未來環境信息化建設中，將“數字環保”更進一步拓展，向“智慧環保”應用方向邁進。

作者：尹紅王恒儉劉術軍康慶潘斌單位：貴州省環境監控中心深圳市博安達軟件開發有限公司