前言

推行社会、经济和环境均衡、协调、可持续发展是当前和未来全球各国的共同愿景。全球主要国家进入了以绿色发展引领全过程污染控制的新阶段，以保障人类和生态健康为目标深化生态环境治理，以绿色创新技术研发应对全球环境挑战。随着大数据及物联网等信息化技术的快速发展，物联网与生态环境保护的融合不断加深，引发了许多革命性的变化，取得了颠覆性的技术突破，推动技术装备智能化发展。

随着物联网、大数据、云计算、5G、卫星遥感、人工智能等新兴技术飞速发展，环境监测向高精度、动态化和智能化发展；基于大数据、人工智能的定向仿生及精准调控资源化技术成为重要方向；环保装备向智能化、模块化转变，生产制造和运营过程向自动化、智能化发展。其中，物联网以其跨界连接、创新驱动的独特魅力，为生态环境保护装上“智慧大脑”。2016年，环保部发布了《生态环境大数据建设总体方案》，积极开展生态环境大数据建设和应用工作，部分科研院所和大中型企业已经开始推进环境物联网与大数据的系统建设和技术应用，但整体上仍处于起步探索阶段，还难以发挥物联网与大数据系统大规模、多样性、高速性和高价值的特点。

物联网、大数据、云计算与先进过程控制等技术的深入应用有如下优势。一是可以支撑应用大数据科学决策与精准监管。例如，支撑法治、信用、社会等监管，提高生态环境监管的主动性、准确性和有效性；支撑自然资源全过程、全覆盖的动态监管和利用方式精细化。二是推动节能降耗与绿色生产。例如，对能源消耗情况特别是大型耗能设备的能源消耗实施动态监测、控制和优化管理；推动研发设计、原材料供应、加工制造和产品销售等全过程精准协同；发展“互联网+”回收利用新模式，开展信息采集、数据分析、流向监测。三是促进绿色发展方式与生活方式。例如，在现有监测体系的基础上，进一步发展环境多介质感知、天空地一体化监测、交叉性数据融合等新型环境信息技术。

全书围绕党的十八大以来我国新时代生态文明建设和美丽中国实践的重大需求，系统总结了物联网在生态环境领域的新技术、新应用和新成果，展望了物联网在生态环境保护中的发展趋势和应用案例，尽可能系统介绍相关的基本概念、功能原理、应用范围、政策导向、整体架构、系统设计、支撑体系、关键技术、核心设备、发展趋势及典型案例。

全书由清华大学环境学院循环经济产业研究中心主任温宗国组织撰写，清华大学北京怀柔综合性国家科学中心“空地一体环境感知与智能响应研究平台”副主任杜斌（第3章、第10章）、清华大学研究生院副院长吴烨（第7章、第8章）、清华苏州环境创新研究院副院长么新（第1章、第4章）、清华大学环境学院副研究员邱勇（第9章）、生态环境部信息中心研究员张波（第2章）是本书的主要联合作者。此外，清华大学环境学院的罗三保、张英志、赵晴、林延鑫、祝捷、牛天林、吴潇萌、韩群、田宇心，中国科学院地理科学与资源研究所副研究员胡纾寒，北京信息科技大学经济管理学院薛艳艳，中国野生动物保护协会寇建明，山东大学物理学院教授司书春，南京城市智能交通股份有限公司张梁俊、吴雷、周维彬，山东诺方电子科技有限公司刘一平、刘慧等对本书的写作和出版做出了重要贡献，我们在此表示诚挚感谢。

本书可作为环境和资源类本科生、研究生的教材，也可作为生态环境保护、自然资源及水资源开发利用、城乡建设、发展改革、工业和信息化等相关政府部门、科研单位、企业工作人员的参考书。

作者

2021年5月