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“技术赋能减污降碳”观察 | 新兴技术在精准执法监管上的应用
2021年05月08日 文章来源:美国环保协会  阅读  

2021年4月27日下午,“技术赋能蓝天低碳行动”研讨会在北京举行。会议设立了“新技术在环境监管领域的应用”分论坛,包括“大气污染与温室气体协同治理”和“精准执法监管”两个专题。“精准执法监管”专题旨在分享通过新技术应用强化执法监管,改善空气质量的案例研究和城市经验。生态环境部环境工程评估中心数值模拟研究部高级工程师、大气环境研究室主任伯鑫,华南理工大学教授朱云,佛罗里达大学彭仲仁教授和荷兰基础设施和水资源管理部人类环境与运输督察局Jasper van Vliet分别作了主旨发言,国际环境守法与执法网络(INECE)常务主任LeRoy Paddock、陕西省咸阳市生态环境局副局长赵英煚、山东诺方电子科技有限公司经理刘晓东参与了专家对话环节。现将嘉宾精彩观点综述如下,供读者参考(注:专家观点根据速记稿整理,未经本人审核)。

 
一、技术及应用
 
1.影像快速精准识别技术
 
AI影像识别技术是在执法位置安装摄像头采集实时视频,基于人工智能技术对摄像头采集的视频内容在线分析,可以在筛选出疑似违法行为后,通过网络传输至监控中心集中存档管理。影像监控及AI影像识别技术成熟,具有识别率高、证据远程留存便捷、成本低等特点,可以极大减少传统现场执法人力成本,24小时连续监控、在线证据留存,执法震慑效果显著。
 
影像快速精准识别技术可应用在以下场景:道路管理(包括道路车辆冒黑烟抓拍、路检高排放车辆车牌提前快速筛查终端)、秸秆焚烧等污染源监控(包括火情自动报警、火点自动定位、火点自动定位)、工地管理(包括识别扬尘排放、非道路机械冒黑烟)、船舶管理(包括自动识别、动态抓拍船舶排放黑烟)。
 
2.无人机广域污染源快速识别技术
 
作为“环保利器”,无人机被越来越频繁地应用于地方环境执法工作中,发挥全天候精准打击环境违法行为的作用。
 
目前,环保执法使用的无人机,可以根据需要搭载不同的设备获取信息,如高分辨率数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪、红外热成像仪等,结合人工智能、传感器、物联网等技术,对目标范围内区域进行巡查,并发现疑似污染源,为执法提供线索。高清二维航拍正射影像成图技术可应用于工业排放(非均匀顶棚腐蚀)精准定位、固废堆填变化识别、黑色水体识别等领域。
 
此外,通过航拍建立高清三维模型,可以更精准分析重点区域的污染源分布细节,精细化排查每个疑似污染源角落,为精准执法提供疑似案例证据支撑。该技术可应用于局地污染源三维排查实现精细化管理、固废堆场实现动态监管、污染物空间分布特征刻画等领域。
 
3.手持/移动监测设备
 
由于现有的固定空气质量监测网络点位布设比较稀疏,无法精细化地反映局部空气污染分布及变化情况。为了评估公众污染暴露水平,为城市居民提供防护建议,需要更为小尺度的污染物分布地图。手持/移动监测数据可以发现不同城市建成的环境布局和气象条件对污染物分布的影响,也节约了监测成本、提高了监测精度。
 
手持/移动监测设备也可用来对其他监测数据进行验证,增加数据来源,形成比对,建立反馈机制。比如基于出租车的移动监测系统,由于其在线时间长,覆盖范围广,时间分辨率高,可以实现对城市道路的污染物浓度排名,将发现的污染物浓度高值区域推送给环境执法人员。执法人员通过手持设备可以对污染热点区域进行巡查,与移动监测数据进行比对,辅助现场执法。
 
4.卫星遥感及大数据技术的应用
 
自2013年《大气污染防治行动计划》印发实施以来,各个城市积累了大量的空气质量“体检”数据,比如微站监测数据、激光雷达数据、基于出租车的移动监测数据等,而城市管理者如何基于庞大数据实现污染精准治理是一大难题。对于城市管理者而言,目前大气污染治理手段多样,急需明确针对某类污染问题具有显著成效的“药方”,而依据“药方”确定对空气质量产生影响的排放源,实现精准溯源,也是亟待解决的问题。
 
卫星遥感及大数据技术的应用可以解决上述问题,并可以应用于基于微站等数据的大气污染溯源研究、企业污染预报系统研究、PC-手机融合执法闭环管理平台、水天一体水域巡检、人工智能驱动的数据补全和空气污染预测、数据驱动的政策制定、船舶排放的全球核查等领域。
 
二、建议
 
促进多源数据的融合共享机制的建立。相关协作部门需要加快已有监测数据融合与共享,快速、有效地对数据进行过滤和筛选,为政策措施的制定和设施提供数据支持。
 
建立集固定监测、移动监测与无人机平台为一体的综合环境监测网络。这有助于在城市精细化尺度上实现3D实时污染地图可视化,并识别污染热点。同时,从微观上识别典型的城市街区、高架高速公路、道路植被等交通设施,量化其对环境的影响,进而提出缓解居民交通污染空气暴露的对策;通过人工智能驱动的城市环境与空气质量评估与预测,辅助精细化的城市环境规划。
 
提供精细化的环境质量监测数据。这有利于为未来城市做规划设计和街道设计,也对敏感人群(老人、儿童)较多的住宅区规划,以及对幼儿园、养老院等所在地的土地规划和污染预测具有重要意义。另外,精细化的二氧化碳时空格局探测,有助于实现城市土地利用下的二氧化碳差异化识别与源头回溯,对推进城市减排、实现碳中和目标具有重要意义。
 
提高公众对环境监测数据的理解,同时促进公众在环境治理进程中的参与程度。比如,利用低成本空气质量传感器可以实现社区级别的空气质量监测,公众在了解周边空气质量情况的同时,还可以填补数据空白、实现资源的有效利用,让公众更好地参与到空气质量改善过程中。