大數(shù)據(jù)治污減霾策略研究

田亞楠 龍波

摘 要： 隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，大數(shù)據(jù)成為一切組織運(yùn)行、決策的基本要求已是一種必然趨勢(shì)。采用大數(shù)據(jù)對(duì)抗霧霾將為解決迫在眉睫的空氣質(zhì)量污染問題提供了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、群防群治、可預(yù)測(cè)的解決方案。在分析大數(shù)據(jù)治污減霾必要性的前提下，提出了構(gòu)建大數(shù)據(jù)治霾系統(tǒng)的策略，分析了數(shù)據(jù)采集的途徑和應(yīng)用，探討了一種數(shù)據(jù)公開、公眾參與、政府創(chuàng)新的治污減霾新途徑。

關(guān)鍵詞： 大數(shù)據(jù)； 物聯(lián)網(wǎng)； 云計(jì)算； 信息孤島； 霧霾治理

中圖分類號(hào)： TN711?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）05?0114?03

0 引 言

2015年3月，搜狗根據(jù)搜索數(shù)據(jù)公布了一組大數(shù)據(jù)調(diào)查，結(jié)果顯示60%的人會(huì)在霧霾天里閉門不出，且公眾對(duì)霧霾關(guān)注度持續(xù)攀高。當(dāng)霧霾成為全民公敵時(shí)，想要有效治理，就必須尋根究源，對(duì)霧霾的生成、演化、降解以及危害做出統(tǒng)計(jì)分析，從而制定出合理的治污減霾方案并有效實(shí)施。2013年起世界已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)作為一種重要的國(guó)家戰(zhàn)略資源，其重要性被越來越多的人所認(rèn)識(shí)。如何利用大數(shù)據(jù)解決目前所面臨的霧霾治理問題是大數(shù)據(jù)時(shí)代的核心挑戰(zhàn)之一。

大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。公眾用它來描述和定義信息爆炸時(shí)代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并命名為與之相關(guān)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新。大數(shù)據(jù)被認(rèn)為會(huì)給工作、生活與思維帶來顛覆性變革。在霧霾治理方面，大數(shù)據(jù)是對(duì)抗霧霾的強(qiáng)大武器，是治污減霾諸多途徑的基礎(chǔ)與核心。建構(gòu)一套治污減霾大數(shù)據(jù)系統(tǒng)必須具備三個(gè)要素：天上有云（云計(jì)算），地上有網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)），中間有數(shù)（數(shù)據(jù)）。其中，物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)采集手段，云計(jì)算是數(shù)據(jù)處理方法，大數(shù)據(jù)提供了一種創(chuàng)新型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的治霾模式。

1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是霧霾治理的基礎(chǔ)

大數(shù)據(jù)治霾是大勢(shì)所趨，也是充分發(fā)揮政府?dāng)?shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)的可行之法。霧霾的成因、來源、治理方法的答案都來自各種各樣的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從顆粒物構(gòu)成的檢驗(yàn)，到各地區(qū)、各時(shí)期空氣污染情況的比較，從能源開采結(jié)構(gòu)，到能源使用結(jié)構(gòu)的分析等一系列問題均依靠數(shù)據(jù)的采集和分析。

西安市地處我國(guó)西北地區(qū)，是中國(guó)重要的能源與化工城市，其工業(yè)化與城市化的快速發(fā)展對(duì)城市環(huán)境產(chǎn)生了重要影響，使城市的空氣不可避免的受到污染。近年來，市政府立足資源型城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，將治污減霾工作視為最大的民生工程。截止2014年底，西安市已建立了13個(gè)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，如表1所示，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全市空氣質(zhì)量，通過相關(guān)平臺(tái)，實(shí)時(shí)查詢廢氣排放企業(yè)的排放數(shù)據(jù)，一旦超標(biāo)將及時(shí)曝光在公眾面前，接受公眾監(jiān)督，對(duì)污染企業(yè)等源頭起到有效遏制。市民可通過在移動(dòng)終端安裝環(huán)境監(jiān)測(cè)APP，實(shí)時(shí)掌握空氣質(zhì)量，決策自己的出行，并實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源的全民監(jiān)督。圖1所示為運(yùn)行在阿里云計(jì)算平臺(tái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)APP“污染地圖”，依靠空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，借助阿里云計(jì)算平臺(tái)的大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理能力，在為用戶提供相關(guān)城市空氣指數(shù)和污染物濃度的同時(shí)，清晰地標(biāo)注出超標(biāo)排放廢氣企業(yè)的名稱，并標(biāo)注有該企業(yè)排放有害氣體的控制指標(biāo)和檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，讓企業(yè)接受公眾的監(jiān)督。

霧霾監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。影響一個(gè)地方空氣質(zhì)量的因素很多，涉及大氣物理、陸地、生物、化學(xué)及大氣耦合等，諸多因素中任意幾個(gè)互相結(jié)合都會(huì)對(duì)霧霾的成分、規(guī)模及危害性產(chǎn)生不同的影響。因此，導(dǎo)致同一城市的空氣質(zhì)量不均勻，在同一時(shí)間就近的兩個(gè)地點(diǎn)，空氣質(zhì)量讀數(shù)可以相差甚遠(yuǎn)。如果能考慮到盡可能多的因素，監(jiān)測(cè)到海量數(shù)據(jù)，就可以大大提高霧霾預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。在北京市治理霧霾的“綠色地平線”計(jì)劃中，微軟亞洲研究院鄭宇博士主持了一項(xiàng)對(duì)霧霾異構(gòu)數(shù)據(jù)的研究。他把氣象條件數(shù)據(jù)，如刮風(fēng)、下雨、濕度、氣壓以及交通流量數(shù)據(jù)，單位時(shí)間的人流數(shù)據(jù)和餐館、公園、廣場(chǎng)的分布數(shù)據(jù)等結(jié)合起來，建立了一個(gè)空氣質(zhì)量模型，可以計(jì)算出北京市任何一個(gè)角落一公里乘一公里細(xì)粒度的空氣質(zhì)量。治污減霾大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和提取部分，應(yīng)采用多節(jié)點(diǎn)異構(gòu)采集、多設(shè)備自治組網(wǎng)、多信號(hào)協(xié)同處理的方法，對(duì)大氣、水源、污染源、固體廢棄物等重點(diǎn)環(huán)保監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)、參數(shù)及位置等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，如圖2所示，完成數(shù)據(jù)獲取與處理和信息提取兩個(gè)任務(wù)。

2 政府創(chuàng)新全民參與治理霧霾

政府部門在數(shù)據(jù)占有方面具有天然的優(yōu)勢(shì)，是最大的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，擁有交通、人口、衛(wèi)生、城市規(guī)劃等多方面的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的核心是數(shù)據(jù)，其次才是數(shù)據(jù)技術(shù)和思維。首先只有先占有巨量的數(shù)據(jù)，才能從中挖掘出巨大的價(jià)值。把大數(shù)據(jù)技術(shù)與思維運(yùn)用到管理與決策中，掌握決策依據(jù)、優(yōu)化決策過程、跟蹤決策實(shí)施。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，政府決策應(yīng)更多地基于對(duì)科學(xué)規(guī)律的把握，基于科學(xué)的數(shù)據(jù)分析和事實(shí)做出判斷。這包含三方面因素：一是“用數(shù)據(jù)說話”，為決策提供科學(xué)依據(jù)。例如，紐約市警方開發(fā)了一款電子數(shù)據(jù)地圖CompStat，通過分析案件與發(fā)薪日、體育賽事、天氣變化和假日等變量的相關(guān)性，預(yù)測(cè)最可能發(fā)生罪案的“熱點(diǎn)”地區(qū)，并預(yù)先在這些地區(qū)部署警力。應(yīng)用這套系統(tǒng)后的次年，該市犯罪率就出現(xiàn)了明顯的下降，兇殺案發(fā)生數(shù)量創(chuàng)下50年來最低。二是智能輔助決策，大幅提高行政效率。2013年，溫州市主城區(qū)新增了172個(gè)悉尼自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)，根據(jù)各個(gè)路口的車流、人流大小自動(dòng)調(diào)整紅綠燈的等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通流的實(shí)時(shí)最佳配置和控制。三是跟蹤決策實(shí)施，持續(xù)改進(jìn)公共管理與服務(wù)。大數(shù)據(jù)不僅能為政府提供決策產(chǎn)生機(jī)制，而且能根據(jù)實(shí)際需求和公眾體驗(yàn)提供相應(yīng)的決策信息反饋機(jī)制、決策調(diào)控糾偏機(jī)制。四是要發(fā)揮數(shù)據(jù)的巨大潛力必須做到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，打破數(shù)據(jù)孤島。很多部門均收集了大量與治霾相關(guān)的數(shù)據(jù)，要打破壁壘，共享共治。比如，氣象部門，環(huán)保、煤炭、交通、國(guó)土等。數(shù)據(jù)孤島是信息化的階段性產(chǎn)物，要消除數(shù)據(jù)孤島，需要政府部門之間進(jìn)行縱向信息整合，利用多極網(wǎng)絡(luò)和中心數(shù)據(jù)庫(kù)建立一個(gè)跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)、寬數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一綜合信息處理平臺(tái)。

隨著數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)，尤其是政府掌握的數(shù)據(jù)越來越多，開放政府?dāng)?shù)據(jù)，深度挖掘數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值已成為一種趨勢(shì)、理所應(yīng)該的常態(tài)。美國(guó)SeeClickfix是一個(gè)在線市政問題提交平臺(tái)，居民可以通過該平臺(tái)報(bào)告和追蹤他們看到的“非緊急”型問題。當(dāng)居民發(fā)現(xiàn)需要修整的問題時(shí)，可以利用SeeClickFix與政府對(duì)接，幫助地方市政關(guān)注一些自身難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)或注意的問題，比如道路坑洞、非法傾倒垃圾等。使問題得到有效解決的同時(shí)，緩沖了居民和政府之間的溝通壓力和矛盾?？芍^是一個(gè)小程序盤活了一盤大數(shù)據(jù)，通過政府、市場(chǎng)與公民的協(xié)同與互動(dòng)，創(chuàng)造出了無法估量的公共價(jià)值。借鑒城市管理領(lǐng)域的GBCP模型，針對(duì)城市公共環(huán)境和空氣質(zhì)量，可建立如圖3所示的GBCP和諧三角模型。即圍繞治污減霾民生問題，充分調(diào)動(dòng)政府、排污企業(yè)和公眾三個(gè)角色，搭建政府主導(dǎo)、數(shù)據(jù)公開、企業(yè)公眾共同參與的大數(shù)據(jù)治污減霾系統(tǒng)。公開數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)將是一種制衡的力量?！稊?shù)據(jù)之巔》指出，通過公開數(shù)據(jù)，把企業(yè)置于全社會(huì)的輿論和監(jiān)督之下，使其自覺、自愿降低污染物質(zhì)的排放量，矛盾得到轉(zhuǎn)移，問題得到解決。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人人都是霧霾的受害者，人人也都是霧霾的制造者，同時(shí)人人也可以成為霧霾的治理者。

3 大數(shù)據(jù)打造智能降污減霾

大數(shù)據(jù)治霾是一種精細(xì)化、協(xié)作共享、主動(dòng)預(yù)見、風(fēng)險(xiǎn)防范型的治污減霾方法。改變了以往政府“拍腦袋決策”的方式。在大數(shù)據(jù)背景下，政府應(yīng)盡快將已有的管理決策變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，用數(shù)據(jù)說話，讓數(shù)據(jù)做主，體現(xiàn)更強(qiáng)的決策科學(xué)性。傳統(tǒng)的治霾方式往往是哪里出了問題就集中治理哪里，頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳。而大數(shù)據(jù)治霾可以通過各種傳感器實(shí)時(shí)收集各類環(huán)境信息，通過對(duì)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，隨時(shí)掌握霧霾的現(xiàn)狀、治理的效果，并預(yù)見未來的霧霾發(fā)展趨勢(shì)。例如，谷歌不用分發(fā)口腔試紙和聯(lián)系醫(yī)院，就能給出和基于大量真實(shí)病例所得到的流感情況一致的預(yù)測(cè)結(jié)果，比疾控中心提前兩周，就是因?yàn)樗治隽藬?shù)千億的數(shù)據(jù)，建立了強(qiáng)大的預(yù)測(cè)模型。自2009年10月起，“谷歌流感趨勢(shì)”網(wǎng)站開始提供全球每周流感疫情預(yù)測(cè)，對(duì)于數(shù)據(jù)較完備國(guó)家的預(yù)測(cè)能精確到省份，并能顯示橫跨7年的歷史數(shù)據(jù)。讓數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步，讓數(shù)據(jù)智能成為節(jié)能減排的利器，是大數(shù)據(jù)時(shí)代智能降污減霾的必由之路。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文尋求一種大數(shù)據(jù)時(shí)代治污減霾的策略與問題解決框架，即搭建一個(gè)數(shù)據(jù)化、物聯(lián)化、智能化的智慧平臺(tái)。力圖使得霧霾變得可監(jiān)控、可量化、可預(yù)測(cè)，在治污減霾問題上達(dá)到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，政府各部門、企業(yè)、公眾共同參與達(dá)到群防群治的效果。然而，治霾是一個(gè)非常復(fù)雜的政治經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題，雖然有了足夠的數(shù)據(jù)，對(duì)事物獲得足夠認(rèn)知，但是還有很多亟待解決的難題需要進(jìn)一步研究，如數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)、大數(shù)據(jù)處理挖掘算法等。

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