基于頂層設(shè)計(jì)方法的生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)總體框架研究

胡 昊，徐富春，韓季奇，尚 屹，張孟奇*

（生態(tài)環(huán)境部信息中心，北京 100029）

大數(shù)據(jù)的發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重要領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略上升為國(guó)家戰(zhàn)略。近年來(lái)，國(guó)務(wù)院、各部委、各地方陸續(xù)出臺(tái)和實(shí)施了與大數(shù)據(jù)相關(guān)的各項(xiàng)政策文件、專項(xiàng)、行動(dòng)計(jì)劃等。大數(shù)據(jù)正從概念和理論逐漸走向應(yīng)用和落地，大數(shù)據(jù)正在成為促進(jìn)政府管理轉(zhuǎn)型的新動(dòng)力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能。但大數(shù)據(jù)如何實(shí)施、如何落地、如何在行業(yè)中發(fā)揮真正的價(jià)值仍存在眾多的難點(diǎn)。

1969年，IBM（國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司，International Business Machines Corporation）的研究員Niklaus Wirth提出采用“自頂向下逐步求精、分而治之”的原則進(jìn)行大型程序設(shè)計(jì)，即從需要解決的問(wèn)題出發(fā)，自頂向下將復(fù)雜問(wèn)題逐步分解成一系列相對(duì)獨(dú)立的子問(wèn)題，每個(gè)子問(wèn)題可以再進(jìn)一步分解，直到問(wèn)題簡(jiǎn)單到可以很容易地解決[1]。隨后該概念被西方國(guó)家廣泛用于軍事和社會(huì)學(xué)領(lǐng)域，甚至成為政府統(tǒng)籌制定國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要分析方法[2-6]。本文通過(guò)對(duì)頂層設(shè)計(jì)方法的研究，提出了生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)的總體框架。

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的迅速發(fā)展促進(jìn)了政府管理模式的變革，推動(dòng)了政府管理現(xiàn)代化的進(jìn)程，同時(shí)也對(duì)政府管理提出了巨大的挑戰(zhàn)[7,8]。信息化面臨的主要問(wèn)題已從孤立、個(gè)體轉(zhuǎn)向整體、共性，需要從全局角度統(tǒng)籌規(guī)劃；以需求為驅(qū)動(dòng)的信息化建設(shè)雖然大大加快了信息化建設(shè)和實(shí)施的速度[9]，但也帶來(lái)了應(yīng)用協(xié)同、數(shù)據(jù)共享和可擴(kuò)展性差等方面的問(wèn)題；“重實(shí)施、輕規(guī)劃，重技術(shù)、輕管理”的普遍誤區(qū)使得信息化建設(shè)缺乏清晰的主線。尤其是在高度重視共享、協(xié)同、融合和集約化的大數(shù)據(jù)時(shí)代，上述問(wèn)題所帶來(lái)的影響將更加凸顯，運(yùn)用科學(xué)、合理的頂層設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 頂層設(shè)計(jì)的理念

1.1 頂層設(shè)計(jì)的基本概念和特征

頂層設(shè)計(jì)是一種有目標(biāo)和有計(jì)劃的創(chuàng)作行為，是銜接價(jià)值理念和操作實(shí)踐的藍(lán)圖[1]，即運(yùn)用理念一致、架構(gòu)統(tǒng)一、共享協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)論方法[6]，從全局的角度出發(fā)，對(duì)任務(wù)涉及的各方面、各層次、各要素統(tǒng)籌規(guī)劃，集中有效資源，高效、快捷地實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。頂層設(shè)計(jì)必須具備以下特征：一是要對(duì)影響業(yè)務(wù)全局性、整體性的內(nèi)容進(jìn)行明確闡述，避免所屬單位依據(jù)自身理解來(lái)開(kāi)展信息化工作；二是要從業(yè)務(wù)的視角梳理系統(tǒng)邊界以及從組織的維度加以明確，同時(shí)要建立各部分間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、匹配共性，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同和資源共享；三是對(duì)跨組織、跨業(yè)務(wù)領(lǐng)域的大型、綜合性系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)要定義清晰、規(guī)范統(tǒng)一，明確技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；四是要制定清晰、明確、可行的實(shí)施路徑；五是要有制度保障，確保頂層設(shè)計(jì)的貫徹實(shí)施。

1.2 頂層設(shè)計(jì)的原則

大數(shù)據(jù)是大型、復(fù)雜的綜合性信息工程，在理論、應(yīng)用、技術(shù)層面尚有不確定性，還需開(kāi)展大量的探索和實(shí)踐工作，在設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循現(xiàn)有的實(shí)際情況，因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)地開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

承前啟后，統(tǒng)籌全局。需要考慮與現(xiàn)有信息化設(shè)施的銜接問(wèn)題，還需要兼顧如何適應(yīng)未來(lái)的新理念、新技術(shù)，確?？沙掷m(xù)發(fā)展，同時(shí)還要適應(yīng)相關(guān)單位的需求。

實(shí)用適用，創(chuàng)新發(fā)展。要堅(jiān)持實(shí)用性和適用性原則，以滿足業(yè)務(wù)要求為核心，以應(yīng)用驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，同時(shí)鼓勵(lì)創(chuàng)新應(yīng)用。

廣泛調(diào)研，精準(zhǔn)對(duì)標(biāo)。在設(shè)計(jì)理念、技術(shù)路線選擇、應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)等方面，需要開(kāi)展大量的調(diào)研和行業(yè)對(duì)標(biāo)，積極吸納成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合業(yè)務(wù)特點(diǎn)和行業(yè)現(xiàn)狀。

注重運(yùn)維，持續(xù)優(yōu)化。在設(shè)計(jì)時(shí)需要打破傳統(tǒng)的以項(xiàng)目為核心的建設(shè)模式，注重建立大數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效機(jī)制，不以完成建設(shè)為任務(wù)，應(yīng)以促進(jìn)業(yè)務(wù)發(fā)展為目標(biāo)，加強(qiáng)建設(shè)后的運(yùn)行維護(hù)和持續(xù)改進(jìn)，適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)發(fā)展需要。

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化安全。采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，注重標(biāo)準(zhǔn)的落地實(shí)施，減少由于平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一所造成的系統(tǒng)間互聯(lián)互通的障礙；高度重視系統(tǒng)安全。

強(qiáng)化服務(wù)，減少?gòu)?qiáng)制。強(qiáng)化服務(wù)能力，注重關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管控，盡量減少所謂的強(qiáng)制要求，避免面面俱到的技術(shù)管理模式，將建設(shè)重點(diǎn)由技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動(dòng)。

1.3 頂層設(shè)計(jì)的方法

結(jié)合生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域?qū)嶋H情況，把握大數(shù)據(jù)時(shí)代特征，圍繞生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的主要目標(biāo)，以系統(tǒng)、多視角的方法，進(jìn)行全面的框架設(shè)計(jì)，達(dá)到統(tǒng)一架構(gòu)、共享資源、規(guī)范業(yè)務(wù)的目的。

掌握現(xiàn)狀。詳細(xì)梳理現(xiàn)有的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和信息化現(xiàn)狀，包括自身存在的痛點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題和外部期望的熱點(diǎn)、重點(diǎn)問(wèn)題。

明確目標(biāo)。明確期望借助大數(shù)據(jù)解決的實(shí)際業(yè)務(wù)問(wèn)題、達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)以及信息化建設(shè)的主要指標(biāo)，目標(biāo)的設(shè)定要明確、合理，具有可實(shí)施性。

設(shè)計(jì)架構(gòu)。借鑒成熟的體系結(jié)構(gòu)方法（Zachman、TOGAF、FEA[7]-[9]等），基于調(diào)研分析成果，設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)，形成有機(jī)聯(lián)動(dòng)的信息化架構(gòu)資產(chǎn)。

制定路線。劃定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的清晰、合理的實(shí)施步驟和進(jìn)度、資金安排，將主要目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)細(xì)分為階段性目標(biāo)。

強(qiáng)化基礎(chǔ)。在技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)基礎(chǔ)性、綜合性的平臺(tái)進(jìn)行專題設(shè)計(jì)，強(qiáng)化基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)做好技術(shù)儲(chǔ)備，形成公共信息服務(wù)，避免因信息化基礎(chǔ)不牢而增加業(yè)務(wù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)難度。

長(zhǎng)遠(yuǎn)管控。為了保證頂層設(shè)計(jì)能被貫徹落實(shí)，需要具有完善的工作機(jī)制和組織保障，并設(shè)定強(qiáng)有力的管控機(jī)制，通過(guò)制度將頂層設(shè)計(jì)的執(zhí)行固化，不能隨意地超越和偏離原有路線。

頂層設(shè)計(jì)方法如圖1所示。通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和信息化現(xiàn)狀的分析，設(shè)定目標(biāo)，設(shè)計(jì)并分析架構(gòu)后通過(guò)一定手段實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、技術(shù)架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，明確實(shí)施步驟后規(guī)定進(jìn)度安排及資金安排，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、信息化的改進(jìn)和優(yōu)化。

圖1 頂層設(shè)計(jì)方法

1.4 大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)與信息化頂層設(shè)計(jì)的關(guān)系

計(jì)算機(jī)應(yīng)用于一個(gè)組織的管理中，一般要經(jīng)歷從初級(jí)到不斷成熟的成長(zhǎng)過(guò)程，圖2的諾蘭模型可以幫助管理人員解釋成長(zhǎng)階段的含義以及企業(yè)的成長(zhǎng)階段對(duì)信息技術(shù)的意義。諾蘭模型的六個(gè)階段分別是初始階段、普及階段、控制階段、整合階段、數(shù)據(jù)管理階段和成熟階段。任何組織在實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)時(shí)都必須從一個(gè)階段發(fā)展到下一個(gè)階段，不能實(shí)現(xiàn)跳躍式發(fā)展。

圖2 諾蘭模型

諾蘭模型是一種逐步發(fā)展成熟的模型。1947年，美國(guó)管理信息系統(tǒng)專家諾蘭和吉布森（Nolan，Gibson）提出一個(gè)理解信息技術(shù)的使用與管理的模型，稱為成長(zhǎng)階段模型（stages of growth model）[10]。他們又于1979年，在經(jīng)過(guò)實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證和完善后，將其調(diào)整為六階段論，分為初始階段、普及階段、控制階段、整合階段、數(shù)據(jù)管理階段和成熟階段。其中數(shù)據(jù)管理階段的特點(diǎn)是：組織的數(shù)據(jù)量顯著增長(zhǎng)并且成為組織的重要資源，基本實(shí)現(xiàn)資源整合、信息共享，信息資源規(guī)劃和利用效率顯著提高；成熟階段的特點(diǎn)是：信息化建設(shè)已經(jīng)滿足組織各層次的需要，從簡(jiǎn)單的事物處理轉(zhuǎn)變?yōu)橹С指咝Ч芾淼臎Q策，把信息化與管理過(guò)程結(jié)合，提升組織的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

通過(guò)諾蘭模型可以很清晰地看出，早在20世紀(jì)70年代，數(shù)據(jù)在信息化中的作用就已經(jīng)得到了信息化從業(yè)人員的共識(shí)，并將其納入信息化的發(fā)展階段中。大數(shù)據(jù)建設(shè)覆蓋了諾蘭模型的第四、五、六階段，甚至在其上可以衍生出第七階段，即大數(shù)據(jù)階段。諾蘭模型總結(jié)了信息化發(fā)展的一般規(guī)律，指出模型中各個(gè)階段都是不能跳躍的，只有做好了前序階段的工作，才能有效地實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。大數(shù)據(jù)的頂層設(shè)計(jì)可以說(shuō)是信息化頂層設(shè)計(jì)的一種升華，大數(shù)據(jù)建設(shè)本質(zhì)依然是信息化，只是在目標(biāo)層面上更加關(guān)注數(shù)據(jù)的價(jià)值和作用，更加重視數(shù)據(jù)改善和變革業(yè)務(wù)的能力。大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)就是要重新梳理目前信息化工作的問(wèn)題，以新的視角重新規(guī)劃設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

2 業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方法

業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)頂層設(shè)計(jì)的核心部分，業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：掌握了解業(yè)務(wù)部門(mén)當(dāng)前和未來(lái)的信息化需求，設(shè)定頂層設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)；明確系統(tǒng)間關(guān)系，解決業(yè)務(wù)流程銜接不暢問(wèn)題，促進(jìn)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通；明確業(yè)務(wù)歸屬、系統(tǒng)邊界和責(zé)任分工，避免需求的重復(fù)提出和重復(fù)建設(shè)。

業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)分為五個(gè)階段：一是劃分業(yè)務(wù)域。從宏觀上對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分，形成相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，一般情況下應(yīng)在組織架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行劃分。二是梳理業(yè)務(wù)流程。描述業(yè)務(wù)功能所屬的流程與子流程，包含每個(gè)業(yè)務(wù)中包括的業(yè)務(wù)活動(dòng)/子流程，每個(gè)活動(dòng)的先后關(guān)系，從一個(gè)活動(dòng)跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)活動(dòng)的條件、每個(gè)活動(dòng)的責(zé)任主體（角色或組織單元）、每個(gè)活動(dòng)的類型（如人工、系統(tǒng)等）等。三是確定業(yè)務(wù)活動(dòng)。業(yè)務(wù)活動(dòng)指具體的業(yè)務(wù)步驟、輸入/輸出信息。業(yè)務(wù)規(guī)則、每個(gè)活動(dòng)的責(zé)任主體。對(duì)業(yè)務(wù)信息的操作以及涉及的非功能性需求。四是明確業(yè)務(wù)角色和業(yè)務(wù)信息，明確所涉及的收集本項(xiàng)目涉及的組織單元和角色，形成組織單元清單和角色清單；收集涉及的所有業(yè)務(wù)信息，如表單、報(bào)表、文檔等業(yè)務(wù)信息，以及這些業(yè)務(wù)信息的內(nèi)容和校驗(yàn)規(guī)則。在完成業(yè)務(wù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)展應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用架構(gòu)描述了業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分、應(yīng)用組件構(gòu)成，業(yè)務(wù)應(yīng)用與業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)流程之間的關(guān)系，業(yè)務(wù)應(yīng)用間及業(yè)務(wù)應(yīng)用內(nèi)部各部分間的集成關(guān)系，業(yè)務(wù)應(yīng)用部署模式等內(nèi)容。

2.2 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)域劃分

根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》的總體設(shè)計(jì)，“十三五”期間生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作思路主要體現(xiàn)在以下方面：以提高環(huán)境質(zhì)量為核心；實(shí)行最嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)制度；打好大氣、水、土壤污染防治三大戰(zhàn)役；環(huán)境管理向系統(tǒng)化、科學(xué)化、法治化、精細(xì)化、信息化“五化”轉(zhuǎn)變。

根據(jù)以上要求，結(jié)合生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的總體目標(biāo)和環(huán)境保護(hù)部門(mén)的“三定”方案，共分為環(huán)境監(jiān)管、科學(xué)決策和對(duì)外服務(wù)三大業(yè)務(wù)域，其中環(huán)境監(jiān)管包括環(huán)境質(zhì)量管理、自然生態(tài)管理、污染源管理、核與輻射管理、環(huán)境管理等；科學(xué)決策域包括形勢(shì)分析、危機(jī)處理、綜合分析、預(yù)測(cè)預(yù)警和整體評(píng)估等；對(duì)外服務(wù)包括國(guó)際合作、宣傳教育、行政審批、信息公開(kāi)和舉報(bào)投訴等。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的頂層設(shè)計(jì)，對(duì)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)劃分如圖3所示。

2.3 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)總體框架

根據(jù)國(guó)內(nèi)外成熟的架構(gòu)設(shè)計(jì)理論，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)基本分為五大體系：大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用及技術(shù)保障體系、工作機(jī)制保障體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全運(yùn)維體系和數(shù)據(jù)資源整合共享體系。總體框架圖如圖4所示。

2.3.1 引領(lǐng)：工作機(jī)制保障體系

大數(shù)據(jù)建設(shè)的工作機(jī)制保障體系主要包括組織協(xié)調(diào)、項(xiàng)目審批和績(jī)效考核等方面。大數(shù)據(jù)是一個(gè)全新的治理理念，強(qiáng)調(diào)信息的融合和共享，傳統(tǒng)的金字塔式的縱向管理結(jié)構(gòu)將向強(qiáng)調(diào)橫向傳播的網(wǎng)絡(luò)式模式傾斜[11]，需要建立業(yè)務(wù)部門(mén)和信息化部門(mén)共同參與、高效集中的權(quán)威管理部門(mén)，協(xié)調(diào)推進(jìn)大數(shù)據(jù)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、共享等環(huán)節(jié)。加強(qiáng)項(xiàng)目審批制度的建設(shè)，一是嚴(yán)格把控項(xiàng)目立項(xiàng)審批，對(duì)信息化基礎(chǔ)設(shè)施和通用性應(yīng)用軟件的建設(shè)原則上不予審批；對(duì)使用范圍小、頻度低、僅以服務(wù)個(gè)別部門(mén)司局或處室的項(xiàng)目原則上不予審批；重點(diǎn)支持以重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域?yàn)楣芾?、服?wù)對(duì)象的綜合性應(yīng)用項(xiàng)目建設(shè)。二是實(shí)行項(xiàng)目代建[12]，審批部門(mén)做決策、應(yīng)用部門(mén)提需求，代建部門(mén)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施，代建部門(mén)既對(duì)審批部門(mén)負(fù)責(zé)，又要滿足應(yīng)用部門(mén)需要，保證項(xiàng)目在建設(shè)上規(guī)范統(tǒng)一、資金使用高效安全。加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的評(píng)估和審計(jì)，在應(yīng)用效能、用戶滿意度、資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同等方面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)估，評(píng)估結(jié)果要與獎(jiǎng)懲措施相結(jié)合,并建立相應(yīng)的激勵(lì)約束機(jī)制。

2.3.2 制約：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用、平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化使用，由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)三大部分構(gòu)成。其中，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)編碼、傳輸交換、服務(wù)、圖示表達(dá)四類[13]。數(shù)據(jù)編碼規(guī)范信息或數(shù)據(jù)的分類、編碼和表達(dá)，主要用于解決信息語(yǔ)義一致性問(wèn)題；傳輸交換規(guī)范解決同級(jí)或上下級(jí)間數(shù)據(jù)的傳輸和交換；服務(wù)用于規(guī)范公共服務(wù)平臺(tái)、產(chǎn)品的輸入輸出方法和集成方法；圖示表達(dá)用于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)對(duì)象、要素等的規(guī)范化表達(dá)，避免因表達(dá)形式不同而造成理解差異。管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的管理流程，由項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、安全、績(jī)效考核等組成。工作標(biāo)準(zhǔn)由工作制度標(biāo)準(zhǔn)、崗位工作標(biāo)準(zhǔn)、工作流程、應(yīng)急處置標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)施過(guò)程中，需要建立有效的抓手促使標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落地，尤其是技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不可能依靠手工工作逐條審核，只能依靠具有約束性質(zhì)的統(tǒng)一平臺(tái)，利用技術(shù)手段約束和監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落地。

2.3.3 核心：大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用及技術(shù)保障體系

圖3 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)域劃分

圖4 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)頂層設(shè)計(jì)總體框架

大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用及技術(shù)保障體系分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、統(tǒng)一應(yīng)用集成服務(wù)框架和大數(shù)據(jù)應(yīng)用層四個(gè)層面，設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)是“集而不中、統(tǒng)而不一、分而不散”?；A(chǔ)設(shè)施層主要包括云計(jì)算資源池（計(jì)算及存儲(chǔ)資源）、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)）以及物聯(lián)網(wǎng)感知層（自動(dòng)監(jiān)測(cè)/監(jiān)控設(shè)備），設(shè)計(jì)上應(yīng)以集中管理、集中使用為出發(fā)點(diǎn)，利用先進(jìn)的信息化技術(shù)對(duì)早期分散建設(shè)的機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)、軟硬件等基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，用技術(shù)手段屏蔽空間和技術(shù)上的差異，將空間上不集中的和技術(shù)路線上有差異的基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施納入集中管理和使用。數(shù)據(jù)資源層包括環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境、污染源、核與輻射和環(huán)境管理等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和在此基礎(chǔ)上抽取形成的綜合分析和交換共享數(shù)據(jù)集，以及與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接入組件，設(shè)計(jì)上數(shù)據(jù)資源層應(yīng)遵循“分而不散”的原則，即核心數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)、一般數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一應(yīng)用。核心數(shù)據(jù)在縱向上實(shí)現(xiàn)自下向上的集中，建設(shè)國(guó)家級(jí)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資源中心；橫向上實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)部門(mén)的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，一數(shù)一源、一數(shù)多用，避免數(shù)據(jù)的重復(fù)采集和口徑不一，以用促質(zhì)，以數(shù)據(jù)的多角度應(yīng)用，促進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量提高。一般數(shù)據(jù)以本地存儲(chǔ)為主，向上匯聚各類統(tǒng)計(jì)、分析結(jié)果，以其提煉出的數(shù)據(jù)產(chǎn)品為核心數(shù)據(jù)。統(tǒng)一應(yīng)用集成服務(wù)框架是應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)、運(yùn)行和集成整合的基礎(chǔ)性平臺(tái)，應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及運(yùn)行維護(hù)應(yīng)在統(tǒng)一的思路和架構(gòu)下逐步開(kāi)展，運(yùn)用統(tǒng)而不一的設(shè)計(jì)理念，利用統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺(tái)，在訪問(wèn)、用戶、認(rèn)證、審計(jì)、接入、服務(wù)、運(yùn)維、數(shù)據(jù)交換和共享、基礎(chǔ)空間信息、檢索查詢、數(shù)據(jù)代碼等具有共性的信息化基礎(chǔ)設(shè)施層面實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建設(shè)和應(yīng)用，統(tǒng)一管控應(yīng)用系統(tǒng)并提供統(tǒng)一的集成整合服務(wù)，利用一體化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)落地、集中應(yīng)用、統(tǒng)一管理、綜合服務(wù)，為業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享提供基礎(chǔ)平臺(tái)。大數(shù)據(jù)應(yīng)用層分為協(xié)同應(yīng)用和集成應(yīng)用兩類，協(xié)同應(yīng)用以服務(wù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域或綜合性管理工作為主要目標(biāo)，以專業(yè)性、綜合性的應(yīng)用系統(tǒng)為主體，杜絕“小散亂”的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)模式；集成應(yīng)用以服務(wù)決策管理和統(tǒng)一對(duì)外服務(wù)為主，集成各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和信息，從宏觀角度進(jìn)行生態(tài)環(huán)境形勢(shì)綜合研判、環(huán)境政策措施制定和評(píng)估、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警、重點(diǎn)工作會(huì)商評(píng)估等工作，并以“一站式”窗口向社會(huì)公眾提供行政審批、信息公開(kāi)、監(jiān)督舉報(bào)、國(guó)際合作等服務(wù)。

2.3.4 保障：安全運(yùn)維保障體系

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，安全體系除通用的技術(shù)體系、組織體系和管理體系外，主要分為云平臺(tái)安全、數(shù)據(jù)安全、接口安全以及利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)行安全防御。云平臺(tái)是大數(shù)據(jù)的主要承載設(shè)施，基礎(chǔ)設(shè)施層安全以云平臺(tái)安全為主。數(shù)據(jù)安全主要解決數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、使用、共享過(guò)程中以及隱私數(shù)據(jù)保護(hù)所帶來(lái)的安全問(wèn)題；接口安全主要解決數(shù)據(jù)在不同的提供方、接收方之間的數(shù)據(jù)接口面臨的安全問(wèn)題。同時(shí)，安全管理中也可以用大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)展安全方面的大數(shù)據(jù)分析和挖掘，提高安全防護(hù)水平。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的運(yùn)維工作與傳統(tǒng)運(yùn)維工作有較大的不同。傳統(tǒng)運(yùn)維工作基本上以信息化部門(mén)為主，以基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行為主要目標(biāo)，大數(shù)據(jù)背景下，運(yùn)維工作的整體目標(biāo)除強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)運(yùn)行工作外，更加重視數(shù)據(jù)的運(yùn)維。數(shù)據(jù)運(yùn)維主要包括數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)資源管理、業(yè)務(wù)級(jí)支撐等內(nèi)容。數(shù)據(jù)質(zhì)量管理強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)部門(mén)和信息化部門(mén)的共同參與、協(xié)同輔助，主要有兩部分內(nèi)容：一是業(yè)務(wù)部門(mén)的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)含義與規(guī)則制定和數(shù)據(jù)的及時(shí)性、完整性、準(zhǔn)確性的審查；二是信息化部門(mén)的數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，定期或動(dòng)態(tài)地對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，并及時(shí)通知管理部門(mén)。數(shù)據(jù)資源管理主要包括數(shù)據(jù)資源總體/ 分類統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)字典和元數(shù)據(jù)、統(tǒng)一編碼和資源目錄的管理和動(dòng)態(tài)更新等。業(yè)務(wù)級(jí)支撐是數(shù)據(jù)運(yùn)維的核心目標(biāo)，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)要了解各系統(tǒng)的核心功能，掌握業(yè)務(wù)流程和制度，用大數(shù)據(jù)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同并開(kāi)展績(jī)效考核。

2.3.5 基礎(chǔ)：數(shù)據(jù)資源整合共享體系

數(shù)據(jù)資源整合共享體系是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)資源整合共享體系的核心內(nèi)容是數(shù)據(jù)治理（data governance）[14]，即以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，通過(guò)組織、管理和技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全面、高效的數(shù)據(jù)管理。組織上需要建立戰(zhàn)略層、管理層和執(zhí)行層三個(gè)層次，戰(zhàn)略層負(fù)責(zé)制定數(shù)據(jù)治理的目標(biāo)和規(guī)劃等，解決數(shù)據(jù)治理過(guò)程中各部門(mén)的權(quán)、責(zé)、利問(wèn)題；管理層負(fù)責(zé)制定跨部門(mén)的協(xié)作流程和管理辦法，以及工作計(jì)劃和考核辦法等，落實(shí)戰(zhàn)略層提出的決策和要求；執(zhí)行層通過(guò)運(yùn)用技術(shù)手段，把數(shù)據(jù)治理目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體行動(dòng)。管理上需要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、管控機(jī)制、績(jī)效評(píng)估、安全管理制度等。數(shù)據(jù)規(guī)范通過(guò)制定跨部門(mén)、跨系統(tǒng)的語(yǔ)義規(guī)則，解決數(shù)據(jù)管理生命周期中的語(yǔ)義沖突問(wèn)題；管控機(jī)制使相關(guān)人員明確在數(shù)據(jù)產(chǎn)生、存儲(chǔ)、應(yīng)用整個(gè)生命周期包含的工作內(nèi)容和工作流程；績(jī)效評(píng)估通過(guò)建立量化的考核機(jī)制、設(shè)定考核目標(biāo)和定期公開(kāi)考核結(jié)果，推動(dòng)數(shù)據(jù)問(wèn)責(zé)機(jī)制的落實(shí)；安全管理包括數(shù)據(jù)生成及傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)銷毀四個(gè)方面，安全管理制度主要用來(lái)規(guī)范日常工作中安全地使用數(shù)據(jù)，并且指導(dǎo)技術(shù)人員如何實(shí)施數(shù)據(jù)安全工作。技術(shù)上數(shù)據(jù)治理涵蓋了從前端業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、后端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)到終端的數(shù)據(jù)分析，從源頭到終端再回到源頭形成一個(gè)閉環(huán)的負(fù)反饋系統(tǒng)，包括元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)總線技術(shù)等，主要目的是通過(guò)技術(shù)手段建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖、承載相關(guān)流程，同時(shí)支持監(jiān)控預(yù)警、故障處理、知識(shí)總結(jié)、評(píng)估優(yōu)化等管控工作。

3 總體框架的落地

總體框架的設(shè)計(jì)不是科研課題而是實(shí)踐問(wèn)題，不能落地的設(shè)計(jì)是沒(méi)有任何價(jià)值的，設(shè)計(jì)沒(méi)有絕對(duì)的對(duì)與錯(cuò)，重要的是各方能夠遵循總體框架并不斷地修正和完善，堅(jiān)定不移地沿著制定的方法、路線實(shí)施。

3.1 實(shí)行“壟斷主義”+“聯(lián)邦制”的管控模式

Information politics[15]一文研究了信息管理的五種模式：“技術(shù)空想主義”“無(wú)政府主義”“封建主義”“壟斷主義”和“聯(lián)邦制”，并從信息的完整性、存取保障、質(zhì)量和管理效果等方面進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，“聯(lián)邦制”獲得了最高的評(píng)價(jià)?！奥?lián)邦制”的管控模式強(qiáng)調(diào)信息部門(mén)與業(yè)務(wù)部門(mén)在職責(zé)明確的前提下共同參與。信息部門(mén)側(cè)重于信息標(biāo)準(zhǔn)化、信息基礎(chǔ)架構(gòu)、信息系統(tǒng)建設(shè)、信息系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等工作；業(yè)務(wù)部門(mén)側(cè)重于提出業(yè)務(wù)需求，反饋業(yè)務(wù)發(fā)展變化。壟斷主義是指領(lǐng)導(dǎo)個(gè)人決策，是在信息部門(mén)或業(yè)務(wù)部門(mén)一方過(guò)于強(qiáng)勢(shì)，偏離既定路線之后，能堅(jiān)定地執(zhí)行總體框架。只有兩者結(jié)合，才能統(tǒng)籌信息化和業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，發(fā)揮協(xié)力優(yōu)勢(shì)。

3.2 制定合理的工程項(xiàng)目

總體框架的最終著力點(diǎn)是工程項(xiàng)目，項(xiàng)目是落實(shí)總體框架最直接的手段，這就要求立項(xiàng)審批部門(mén)必須是框架管控的第一責(zé)任人，對(duì)于不遵循框架甚至游離于框架之外的項(xiàng)目一定要在立項(xiàng)階段堅(jiān)決杜絕。確定工程實(shí)施的關(guān)鍵路徑，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)性平臺(tái)、試點(diǎn)應(yīng)用等優(yōu)先安排資源、壓縮建設(shè)時(shí)間；制定年度工程目標(biāo)、實(shí)施計(jì)劃和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確保工程的有序推進(jìn)。

3.3 注重橫縱關(guān)系的協(xié)調(diào)

總體框架設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全局性的工作，覆蓋的是生態(tài)環(huán)境保護(hù)全領(lǐng)域，涉及多級(jí)機(jī)構(gòu)，各級(jí)單位對(duì)頂層設(shè)計(jì)的了解程度、接受程度和信息化建設(shè)水平差異較大，管理模式、技術(shù)架構(gòu)等存在多樣性，會(huì)給框架的推廣帶來(lái)難度，故在框架的推廣實(shí)施過(guò)程中需要建立一種合理的橫縱協(xié)調(diào)機(jī)制，將框架設(shè)計(jì)的理念、路線層層傳遞，確?？蚣軐訉勇涞?。

4 結(jié)論

生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)是在生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究和實(shí)踐工作中采用大數(shù)據(jù)技術(shù)或大數(shù)據(jù)思想對(duì)傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作進(jìn)行改革、擴(kuò)展和深化的新興交叉學(xué)科，其最重要的作用是讓決策者更加注重?cái)?shù)據(jù)的價(jià)值，把大數(shù)據(jù)的理念、方法與環(huán)境管理有機(jī)融合，通過(guò)大數(shù)據(jù)引發(fā)對(duì)信息化的重視，以大數(shù)據(jù)帶動(dòng)信息化的整體發(fā)展。本文對(duì)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)總體框架進(jìn)行了初步的研究和探討，希望能對(duì)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)起到參考作用。