前言

推行社會、經濟和環境均衡、協調、可持續發展是當前和未來全球各國的共同愿景。全球主要國家進入了以綠色發展引領全過程污染控制的新階段，以保障人類和生態健康為目標深化生態環境治理，以綠色創新技術研發應對全球環境挑戰。隨著大數據及物聯網等信息化技術的快速發展，物聯網與生態環境保護的融合不斷加深，引發了許多革命性的變化，取得了顛覆性的技術突破，推動技術裝備智能化發展。

隨著物聯網、大數據、云計算、5G、衛星遙感、人工智能等新興技術飛速發展，環境監測向高精度、動態化和智能化發展；基于大數據、人工智能的定向仿生及精準調控資源化技術成為重要方向；環保裝備向智能化、模塊化轉變，生產制造和運營過程向自動化、智能化發展。其中，物聯網以其跨界連接、創新驅動的獨特魅力，為生態環境保護裝上“智慧大腦”。2016年，環保部發布了《生態環境大數據建設總體方案》，積極開展生態環境大數據建設和應用工作，部分科研院所和大中型企業已經開始推進環境物聯網與大數據的系統建設和技術應用，但整體上仍處于起步探索階段，還難以發揮物聯網與大數據系統大規模、多樣性、高速性和高價值的特點。

物聯網、大數據、云計算與先進過程控制等技術的深入應用有如下優勢。一是可以支撐應用大數據科學決策與精準監管。例如，支撐法治、信用、社會等監管，提高生態環境監管的主動性、準確性和有效性；支撐自然資源全過程、全覆蓋的動態監管和利用方式精細化。二是推動節能降耗與綠色生產。例如，對能源消耗情況特別是大型耗能設備的能源消耗實施動態監測、控制和優化管理；推動研發設計、原材料供應、加工制造和產品銷售等全過程精準協同；發展“互聯網+”回收利用新模式，開展信息采集、數據分析、流向監測。三是促進綠色發展方式與生活方式。例如，在現有監測體系的基礎上，進一步發展環境多介質感知、天空地一體化監測、交叉性數據融合等新型環境信息技術。

全書圍繞黨的十八大以來我國新時代生態文明建設和美麗中國實踐的重大需求，系統總結了物聯網在生態環境領域的新技術、新應用和新成果，展望了物聯網在生態環境保護中的發展趨勢和應用案例，盡可能系統介紹相關的基本概念、功能原理、應用范圍、政策導向、整體架構、系統設計、支撐體系、關鍵技術、核心設備、發展趨勢及典型案例。

全書由清華大學環境學院循環經濟產業研究中心主任溫宗國組織撰寫，清華大學北京懷柔綜合性國家科學中心“空地一體環境感知與智能響應研究平臺”副主任杜斌（第3章、第10章）、清華大學研究生院副院長吳燁（第7章、第8章）、清華蘇州環境創新研究院副院長么新（第1章、第4章）、清華大學環境學院副研究員邱勇（第9章）、生態環境部信息中心研究員張波（第2章）是本書的主要聯合作者。此外，清華大學環境學院的羅三保、張英志、趙晴、林延鑫、祝捷、牛天林、吳瀟萌、韓群、田宇心，中國科學院地理科學與資源研究所副研究員胡紓寒，北京信息科技大學經濟管理學院薛艷艷，中國野生動物保護協會寇建明，山東大學物理學院教授司書春，南京城市智能交通股份有限公司張梁俊、吳雷、周維彬，山東諾方電子科技有限公司劉一平、劉慧等對本書的寫作和出版做出了重要貢獻，我們在此表示誠摯感謝。

本書可作為環境和資源類本科生、研究生的教材，也可作為生態環境保護、自然資源及水資源開發利用、城鄉建設、發展改革、工業和信息化等相關政府部門、科研單位、企業工作人員的參考書。

作者

2021年5月