為貫徹落實(shí)《河北雄安新區(qū)總體規(guī)劃》，打造優(yōu)美自然生態(tài)環(huán)境，各方堅持尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的理念，開展生態(tài)保護(hù)與環(huán)境治理，建設(shè)新時代的生態(tài)文明典范城市，努力建設(shè)天藍(lán)、地綠、水清的美麗雄安。中國聯(lián)通攜手河北雄安新區(qū)生態(tài)環(huán)境局，成功完成基于5G的天地一體化生態(tài)項目調(diào)試。下一步雙方將繼續(xù)加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐，充分整合新區(qū)優(yōu)勢資源和產(chǎn)業(yè)力量，持續(xù)推進(jìn)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善，助力雄安新區(qū)智能和綠色城市建設(shè)。

主要技術(shù)原理

5G低時延、高可靠、海量連接的網(wǎng)絡(luò)會給未來的自動化控制帶來新的變革，將解決生產(chǎn)過程中時延過長、效率低下或者控制信息出錯等一系列問題。同時AR/VR技術(shù)的出現(xiàn)能夠使監(jiān)測者遠(yuǎn)程“進(jìn)入”到監(jiān)測的環(huán)境中，隨時隨地實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測。通過5G網(wǎng)絡(luò)的高速回傳，可以使監(jiān)測場景真實(shí)地展示在眼前，并實(shí)時展示空氣、水源等數(shù)據(jù)，加強(qiáng)了監(jiān)測者對環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測與交互能力。系統(tǒng)將一線工作人員所需信息實(shí)時推送到其眼前，降低其操作難度，并提高了監(jiān)測效率，推進(jìn)環(huán)保監(jiān)測工作標(biāo)準(zhǔn)化、管理智能化、監(jiān)督自動化，見圖1。

圖1 ?主要數(shù)據(jù)流圖

1.監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)方式要求

大氣質(zhì)量監(jiān)測：無人機(jī)可通過掛載高清攝像機(jī)和氣體監(jiān)測設(shè)備，獲取大氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行常規(guī)大氣質(zhì)量監(jiān)測、揚(yáng)塵污染監(jiān)測和霧霾預(yù)報防治等。通過使用無人機(jī)平臺，可以直接地獲取污染物濃度的三維分布數(shù)據(jù)，尤其針對霧霾治理，可以克服傳統(tǒng)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)有限、不易發(fā)現(xiàn)霧霾生消和擴(kuò)散規(guī)律的問題。此外，還可使用系留式無人機(jī)平臺進(jìn)行長期大氣污染跟蹤監(jiān)測。

水質(zhì)量監(jiān)測：無人機(jī)可搭載多光譜成像儀生成多光譜圖像，可直觀辨別污染源、污染口、可見漂浮物等。結(jié)合地理位置信息還可以生成分布圖，為環(huán)境評價、環(huán)境監(jiān)察提供依據(jù)，全面監(jiān)測地表水環(huán)境質(zhì)量狀況，提供水質(zhì)富營養(yǎng)化、水體透明度、懸浮物、排污口污染狀況等信息的專題圖，從而達(dá)到對水質(zhì)特征污染物監(jiān)測的目的。系統(tǒng)還可由無人機(jī)或無人船搭載自動取水裝置，預(yù)先設(shè)置或根據(jù)實(shí)時回傳圖景完成取水操作，并直接進(jìn)行水質(zhì)檢測。

噪聲監(jiān)測：無人機(jī)可搭載噪聲監(jiān)測傳感器設(shè)備，可監(jiān)測城市環(huán)境、城市交通、工業(yè)企業(yè)等噪聲信息，并輔以高清攝像機(jī)便于環(huán)保工作人員遠(yuǎn)程定位噪聲源。

土壤質(zhì)量監(jiān)測：無人機(jī)搭載多光譜成像儀，可以得到大面積測區(qū)的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，此外，無人機(jī)搭載可見光－近紅外光設(shè)備作為檢測手段，通過對比圖像的各種空間分析特性，可以提高土壤濕度與包含信息的相關(guān)系數(shù)，從而通過面信息結(jié)合傳統(tǒng)點(diǎn)信息的方式，為整個測區(qū)宏觀環(huán)境評價提供依據(jù)。

生態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測：系統(tǒng)無人機(jī)搭載高清照相機(jī)、多光譜成像儀，獲取城市植被覆蓋度信息，周期性獲取生態(tài)保護(hù)區(qū)的遙感影像，通過不同時間影像的分析比對或植被覆蓋度的計算比對，監(jiān)測生態(tài)保護(hù)區(qū)植物生態(tài)環(huán)境的動態(tài)演變情況和不同植被類型的相互替代情況等。

2.VR全景直播系統(tǒng)要求

前端設(shè)備由全景相機(jī)組成，用于實(shí)時拍攝全景視頻畫面。

傳輸端支持5G/千兆有線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行視頻傳輸，支持5G時代所有傳輸協(xié)議，提供便捷、穩(wěn)定的視頻傳輸支撐。

后處理端由便攜式拼接服務(wù)器、視頻流媒體服務(wù)器、VR頭顯一體機(jī)、大屏幕等設(shè)備組成；便攜式拼接服務(wù)器支持云上拼接；視頻流媒體服務(wù)器負(fù)責(zé)分發(fā)視頻流到顯示端，滿足多人同時觀看的需求。

3.VR全景相機(jī)功能

相機(jī)功能要求包括3個方面：一是分辨率，建議8K全景；二是實(shí)時視頻拼接技術(shù)，觸摸屏設(shè)計和智能操作系統(tǒng)簡單易用，配備全景直播系統(tǒng)；三是接口對接，為實(shí)現(xiàn)全景VR效果（以VR視角進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測時，可以看到監(jiān)測設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)），同時保證數(shù)據(jù)接口與整體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對接。

實(shí)際使用部署情況

2019年1月25日，中國聯(lián)通在雄安新區(qū)安新縣同口鎮(zhèn)孝義河入淀口成功完成基于5G技術(shù)的天地一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系演示環(huán)境搭建工作。通過無人機(jī)和無人船不間斷走航監(jiān)測實(shí)時回傳數(shù)據(jù)，將拍攝的環(huán)境狀況及水質(zhì)數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時回傳至平臺及終端，達(dá)到VR實(shí)景感知和實(shí)時觀測處理的目的，依托5G大速率、低時延的優(yōu)勢，借助VR無人機(jī)全天候、全地形的靈活性以及無人船的超長期巡航監(jiān)測等特點(diǎn)，實(shí)時全景、全數(shù)據(jù)回傳，打造天地一體化生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。由于白洋淀及入淀河流走向錯綜復(fù)雜，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測費(fèi)時費(fèi)力，創(chuàng)新監(jiān)測手段大大提升了水質(zhì)監(jiān)測的效率，為雄安新區(qū)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)展增添了科技元素。

中國聯(lián)通5G天地一體化生態(tài)監(jiān)測項目，可通過操控智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急處置全方位一體化的解決方案。系統(tǒng)由無人機(jī)、無人船、任務(wù)載荷、5G通信模塊、后端處理平臺等部分組成，各組成部分可以根據(jù)需要進(jìn)行針對性調(diào)整與替換，以滿足不同應(yīng)用場景的需求，同時配備5GVR全景攝像頭，配合全景直播系統(tǒng)，在全景的基礎(chǔ)上加入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行直播，實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)，實(shí)時感受監(jiān)測全景，具體部署內(nèi)容如下。

在監(jiān)控區(qū)域，空氣質(zhì)量檢測器、全景攝像頭搭載在無人機(jī)上，通過同樣搭載在無人機(jī)上的5G CPE與5G基站相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)通過5G基站上傳至云平臺，云平臺通過視頻主機(jī)和數(shù)據(jù)分析主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)通過5G基站回傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過CPE將數(shù)據(jù)傳至平面交互式終端及VR+AR沉浸式終端，見圖2。

圖2 平面交互式終端展示

采用AR增強(qiáng)信息技術(shù)和物理環(huán)境創(chuàng)造沉浸式技術(shù)，在實(shí)時全景的基礎(chǔ)上，疊加AR動態(tài)實(shí)時環(huán)境信息（如空氣數(shù)據(jù)），在空間地理環(huán)境信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上疊加各種實(shí)時大數(shù)據(jù)，形成經(jīng)度、緯度和海拔高度三維數(shù)據(jù)顯示，通過將數(shù)據(jù)和現(xiàn)實(shí)結(jié)合在一起來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

圖3??VR+AR沉浸式終端展示

行業(yè)用戶意見反饋

中國聯(lián)通5G天地一體化生態(tài)監(jiān)測項目受邀參加MWC19上海展，接待包括GSMA主席葛瑞德等在內(nèi)的業(yè)界專家千余人，獲得廣泛關(guān)注，成為大會一大亮點(diǎn)，吸引眾多觀眾駐足觀看，也獲得了大量國內(nèi)外行業(yè)專家對中國聯(lián)通在5G和生態(tài)方面融合及探索方面的高度認(rèn)可。

圖4??在MWC19上海世界通信展上

項目先后接待了國家生態(tài)環(huán)境部、河北生態(tài)環(huán)境廳、國際電信聯(lián)盟秘書長趙厚麟、河北雄安新區(qū)管委會陳剛書記等方面領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場體驗(yàn)方案，受到廣泛好評，多位嘉賓對方案細(xì)節(jié)和未來應(yīng)用提出了更高的要求。

圖5??重要領(lǐng)導(dǎo)親自體驗(yàn)

該項目先后在CCTV4與CCTV新聞頻道重點(diǎn)報道宣傳，同時為在校大學(xué)生提供體驗(yàn)環(huán)境和教育基地。
來源；通信世界