大數(shù)據(jù)在環(huán)境執(zhí)法輔助中的應(yīng)用

□ 王強(qiáng) 錢文杰 王新洲 張玲玲 張浩 祖啟航

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，數(shù)據(jù)正在以前所未有的速度累積，大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨。

2015年，國務(wù)院印發(fā)《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》，將大數(shù)據(jù)應(yīng)用上升到國家戰(zhàn)略。伴隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展及其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，生態(tài)環(huán)境部門也高度關(guān)注大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用。2016年，原環(huán)境保護(hù)部出臺(tái)《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》，深度推進(jìn)環(huán)保大數(shù)據(jù)的建設(shè)和應(yīng)用研究。

但是，如果僅僅利用環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還不能夠?qū)崿F(xiàn)全區(qū)域、全過程的環(huán)境綜合判定。與此同時(shí)，很多其他類別的政務(wù)系統(tǒng)，也收集了大量的關(guān)聯(lián)環(huán)境數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)對(duì)環(huán)境執(zhí)法也有積極作用。因此，有必要對(duì)區(qū)域“天地空一體”的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，編制一個(gè)龐大的綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)，來更好地為生態(tài)環(huán)境管理服務(wù)。

一、生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的概念

大數(shù)據(jù)的概念早在2008年就引起了討論。全球頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》在其?？型瞥鯞ig Data，吸引了隨后越來越多的學(xué)者開始關(guān)注和研究大數(shù)據(jù)。隨后Agrawal等美國研究人員發(fā)表了關(guān)于大數(shù)據(jù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)的白皮書，詳細(xì)闡述了數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，未來在各領(lǐng)域中的發(fā)展機(jī)遇，以及可能面臨的技術(shù)瓶頸。進(jìn)一步被人們廣泛接受的概念，是由全球知名管理咨詢公司McKinsey在2011年發(fā)布的一份關(guān)于大數(shù)據(jù)的詳細(xì)報(bào)告。報(bào)告提出，“大數(shù)據(jù)”是指規(guī)模超出典型數(shù)據(jù)庫工具獲取、存儲(chǔ)、管理和分析能力的數(shù)據(jù)集。這個(gè)定義帶有主觀性，數(shù)據(jù)集需要有多大才能被稱為大數(shù)據(jù)，定義中并沒有明確。當(dāng)前，普遍認(rèn)為大數(shù)據(jù)區(qū)別傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯著體征有4個(gè)方面：數(shù)據(jù)規(guī)模大（volume）、種類多（variety）、速度快（velocity）和價(jià)值高（value），即4V定義。

生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)具有以上大數(shù)據(jù)的所有特點(diǎn)，是在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域進(jìn)一步深入推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的實(shí)踐應(yīng)用。常杪等學(xué)者對(duì)環(huán)境大數(shù)據(jù)概念進(jìn)行了界定，即把大數(shù)據(jù)的核心理念和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境領(lǐng)域，對(duì)海量環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合、存儲(chǔ)、分析與應(yīng)用等。

2.大數(shù)據(jù)在環(huán)境執(zhí)法輔助中的優(yōu)勢(shì)

在環(huán)境執(zhí)法工作中，各有關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)收集了大量數(shù)據(jù)。這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不僅有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能夠解析的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包含大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如圖片、文字、聲音、視頻等。面對(duì)大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)已經(jīng)無法滿足監(jiān)管服務(wù)需求。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以存儲(chǔ)、分析各種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析。同時(shí)，大數(shù)據(jù)速度快的特點(diǎn)可以滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的高速處理，能夠及時(shí)做到信息收集、預(yù)警、反饋，實(shí)時(shí)將污染情況傳達(dá)到執(zhí)法監(jiān)管部門，滿足環(huán)境執(zhí)法必須對(duì)數(shù)據(jù)做出快速研判的需求。

大數(shù)據(jù)的分析能力將提升環(huán)境執(zhí)法科學(xué)水平。大數(shù)據(jù)的“大”不僅體現(xiàn)在存儲(chǔ)量大，還體現(xiàn)在涉及的數(shù)據(jù)面“大”。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以采用專業(yè)分析手段，收集并綜合研判各種環(huán)境關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為直觀的行動(dòng)表達(dá)含義，為執(zhí)法監(jiān)管人員提供更加科學(xué)的決策參考。

二、大數(shù)據(jù)在環(huán)境執(zhí)法輔助中存在的問題

1.數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象

當(dāng)前，除了生態(tài)環(huán)境部門會(huì)實(shí)時(shí)采集企業(yè)排污情況數(shù)據(jù)，工商、國土、水務(wù)、供電、統(tǒng)計(jì)、財(cái)政、信訪稅務(wù)等多個(gè)部門的政務(wù)系統(tǒng)也收集了大量的排污企業(yè)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。但是由于信息保密和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全等因素，各政務(wù)系統(tǒng)自成體系，信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大多不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)很難對(duì)接，無法及時(shí)共享，給大數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)踐帶來了諸多困難。

2.數(shù)據(jù)應(yīng)用不足

很多城市構(gòu)建的環(huán)保大數(shù)據(jù)執(zhí)法監(jiān)控系統(tǒng)，更多的是單純將數(shù)據(jù)采集后集中展示。這些系統(tǒng)僅僅利用限值對(duì)比判斷是否存在排污異常，并沒有深度挖掘數(shù)據(jù)背后的關(guān)聯(lián)關(guān)系，很難分析出企業(yè)存在的排污風(fēng)險(xiǎn)，也不能精確分析企業(yè)環(huán)境行為以及排污數(shù)據(jù)造假違法情況。這其實(shí)是浪費(fèi)了數(shù)據(jù)資源，降低了數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，沒有充分發(fā)揮出大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析優(yōu)勢(shì)。

Ruffino Chianti Classico Riserva-Ducale Oro DOCG （with gift box）

在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大屏

三、環(huán)境執(zhí)法輔助數(shù)據(jù)集成

環(huán)保大數(shù)據(jù)可以分為五類，包括地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要來源于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和航空遙感數(shù)據(jù)，包括地形、植被覆蓋、水文、氣象等；地理信息數(shù)據(jù)來源于戶外采集、地圖數(shù)字化、攝影測(cè)量等；社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括人口、經(jīng)濟(jì)等來源于統(tǒng)計(jì)部門的數(shù)據(jù)；互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)上與環(huán)境有關(guān)的文字、圖片、視頻等。

1.數(shù)據(jù)采集

生態(tài)環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以通過地面網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、衛(wèi)星遙感影像、無人機(jī)監(jiān)測(cè)等手段獲取。

地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要來源于各地生態(tài)環(huán)境部門構(gòu)建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括來自生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門和非生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的數(shù)據(jù)。生態(tài)環(huán)境部門收集的主要包括廢水污染源、廢氣污染源、固體廢物、監(jiān)察執(zhí)法、環(huán)境處罰、排污許可、排污標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備運(yùn)維等數(shù)據(jù)，這些大多以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形式存在。非生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的數(shù)據(jù)，主要包含工商信息、能耗、用水量、用電量、信用等級(jí)、信訪投訴、輿情分析、納稅金額等，這其中包含了大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)因其具有觀測(cè)范圍廣、信息量大、精度高、實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)通過不同傳感器從空中對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地理、地質(zhì)、海洋、水文、氣象、資源勘探、土地管理、沙漠、礦區(qū)等不同領(lǐng)域情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。遙感監(jiān)測(cè)不僅可以檢測(cè)水體的葉綠素含量、泥沙含量、水溫、水色，檢測(cè)大氣的氣溫、濕度，CO、NOX、CO2、O3、CH4等主要污染物濃度分布，還可以從全局角度獲取全天時(shí)、全天候、全方位的空間遙感影像。

無人機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。無人機(jī)監(jiān)測(cè)作為繼傳統(tǒng)航空、航天遙感之后的第三代遙感技術(shù)，可快速獲取地理、資源、環(huán)境等空間遙感信息，完成數(shù)據(jù)的采集、處理和應(yīng)用分析，同時(shí)具有機(jī)動(dòng)、經(jīng)濟(jì)、安全等優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)通過搭載的各種監(jiān)測(cè)設(shè)備，如航拍圖像傳感器、機(jī)載環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器、電化學(xué)傳感器、光離子化傳感器、數(shù)字相機(jī)、光譜成像儀、紅外掃描儀等，可以獲取區(qū)域內(nèi)圖片數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)以及重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的各種污染物濃度數(shù)據(jù)。通過信道綜合技術(shù)、壓縮和解壓縮技術(shù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)安全地傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控站。由于受飛行姿態(tài)穩(wěn)定性，以及氣象、區(qū)域的特殊性等因素影響，獲取的圖像數(shù)據(jù)往往具有旋轉(zhuǎn)變形大、幅寬小、數(shù)量多、重疊不規(guī)則等特點(diǎn)，因此需利用影像拼接技術(shù)，結(jié)合多種處理辦法，將多形式圖片完成拼接，這樣才可得到區(qū)域內(nèi)全景影像數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)清洗

數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)挖掘效果的重要保證。由于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)不夠健全、數(shù)據(jù)管理工作人員的業(yè)務(wù)水平等因素，信息采集時(shí)不可避免地存在一些不規(guī)范行為，導(dǎo)致存在一些缺失值、空值、錯(cuò)誤值、噪聲等“垃圾”數(shù)據(jù)。這些“垃圾”數(shù)據(jù)的存在，對(duì)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重要影響，必須及時(shí)進(jìn)行清洗。數(shù)據(jù)清洗的目的是剔除或改正監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中存在的錯(cuò)誤和不一致，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。目前已經(jīng)研究出很多數(shù)據(jù)清洗的方法，常見的有刪除法、插補(bǔ)法、極大似然估計(jì)、回歸、均值平滑、離群點(diǎn)分析、小波法等。

3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

由于數(shù)據(jù)量增長、數(shù)據(jù)類型繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)不能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理對(duì)速度的要求。比較常用的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有Hadoop平臺(tái)和云存儲(chǔ)平臺(tái)。這種大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫而言，處理數(shù)據(jù)量大，擴(kuò)展性強(qiáng)，容錯(cuò)性好，可靠性高，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。對(duì)于環(huán)保數(shù)據(jù)來說，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按照生命周期配置為歷史歸檔數(shù)據(jù)和當(dāng)前使用數(shù)據(jù)，提供查詢接口并對(duì)外開放。

四、生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

隨著大數(shù)據(jù)的不斷深入發(fā)展，各大互聯(lián)網(wǎng)公司推出了不同的大數(shù)據(jù)計(jì)算模式和系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)分析能力的研究，如機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、圖像識(shí)別、自然語言識(shí)別、文本挖掘、可視化分析、人機(jī)交互等分析技術(shù)。生態(tài)環(huán)境相關(guān)部門借助這些平臺(tái)系統(tǒng)逐步將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用到了環(huán)境執(zhí)法輔助中。

1.地面監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究

地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過在采集點(diǎn)安裝傳感器，利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境狀況，采集到的數(shù)據(jù)多以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)形式存在。因此，可以利用大數(shù)據(jù)間的數(shù)理統(tǒng)計(jì)關(guān)系，多因子分析技術(shù)，挖掘這些數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，這也是大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的一個(gè)方面?；跉v史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)流數(shù)據(jù)，通?？梢圆捎没貧w分析、聚類分析、相關(guān)性分析以及分類算法等多種手段。這些技術(shù)手段不僅可以分析污染物濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)，而且還可以深度挖掘關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)對(duì)污染濃度的影響情況，找出同類型污染物之間是否有離群等異常數(shù)據(jù)，為挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的更多價(jià)值提供技術(shù)支持。

2.圖像識(shí)別應(yīng)用研究

要對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中采集到的各種圖像進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，僅靠人工識(shí)別是不可能完成的，可以利用大數(shù)據(jù)的圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行智能篩選。智能圖像識(shí)別技術(shù)作為人工智能中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，為各類圖像的有效識(shí)別提供了可靠的方法。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在生活的各個(gè)方面，常見的有人臉識(shí)別、汽車牌照識(shí)別、機(jī)器視覺等。與在其他領(lǐng)域應(yīng)用類似，圖像識(shí)別在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，本質(zhì)上還是對(duì)圖像的判定識(shí)別，分析過程一般包括預(yù)處理、邊緣提取、區(qū)域分割和目標(biāo)定位，其中算法研究是這一技術(shù)的核心，也是能否正確識(shí)別圖像的關(guān)鍵所在。

當(dāng)前，圖像識(shí)別在水環(huán)境執(zhí)法輔助中得到了長足發(fā)展。金江波等學(xué)者利用水位自動(dòng)拍照，通過采用水位圖像，并對(duì)圖像智能識(shí)別為水位值，根據(jù)水位-流量關(guān)系來推算水量，研制開發(fā)了水位監(jiān)測(cè)圖像智能識(shí)別系統(tǒng)；曹生現(xiàn)等學(xué)者根據(jù)納氏試劑分光光度法和圖像比色分析法，利用攝像采集的氨氮溶液圖像，分析圖像數(shù)據(jù)后確定測(cè)量氨氮的最優(yōu)條件，再利用氨氮溶液濃度與選定的圖像顏色特征值成正比的線性關(guān)系，最終來確定氨氮的濃度。

同樣，圖像識(shí)別在環(huán)境空氣執(zhí)法輔助中也得到了具體應(yīng)用。學(xué)者張曉春采用CCD黑白攝像頭和圖像采集卡等部件在煙氣排放點(diǎn)拍攝采集圖像數(shù)據(jù)，以此來監(jiān)測(cè)煙氣的排放情況。首先采集符合標(biāo)準(zhǔn)的煙氣圖片，通過圖像處理技術(shù)后將此圖片作為檢測(cè)識(shí)別參考圖像，然后將后續(xù)拍攝的圖像與參考圖像進(jìn)行對(duì)比識(shí)別，從而判斷某個(gè)時(shí)間段的煙氣排放是否有異常。范相閣等學(xué)者采用HSI模型圖像識(shí)別，將視覺主觀感覺對(duì)顏色地描述與空氣監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析，較好地解決了人的直觀感受與空氣監(jiān)測(cè)差異，將數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與視覺統(tǒng)一起來。

視頻流分析

圖像識(shí)別應(yīng)用

無人機(jī)拍攝

3.視頻流應(yīng)用研究

利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，能夠直觀發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染狀況。這種做法區(qū)別于單張圖像的間斷性判斷，可以做到連續(xù)實(shí)時(shí)查看，同時(shí)也避免了傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可能存在的系統(tǒng)錯(cuò)報(bào)。通常的做法是，從視頻監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)讀取視頻流數(shù)據(jù)，按照應(yīng)用需求進(jìn)行實(shí)時(shí)智能分析和監(jiān)測(cè)，對(duì)分析監(jiān)測(cè)出來的視頻內(nèi)容的異常情況進(jìn)行預(yù)警。為了能在大規(guī)模的視頻數(shù)據(jù)中分析環(huán)境狀況，往往希望可以做到精確提取查看，所以，視頻的檢索技術(shù)尤為重要。視頻檢索技術(shù)可以對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和理解，通過建立結(jié)構(gòu)和索引，對(duì)大規(guī)模視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，而且可以利用視頻內(nèi)容和關(guān)聯(lián)內(nèi)容進(jìn)行鏡頭檢測(cè)（視頻結(jié)構(gòu)分析、視頻自動(dòng)索引）和視頻聚類等。在視頻檢索技術(shù)的研究方面，主要進(jìn)行視頻鏡頭分割、特征提取和描述。

劉毅等學(xué)者將視頻監(jiān)控與污染監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行疊加，研制了環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻圖像與監(jiān)測(cè)的同屏顯示，能夠直接定位排污企業(yè)的視頻圖像，為生態(tài)環(huán)境工作人員后續(xù)執(zhí)法提供依據(jù)。學(xué)者蔣鵬基于無線傳感器與視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)濕地水環(huán)境進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。他利用安裝在濕地小水域的傳感器節(jié)點(diǎn)和水源入口、水體出口等重點(diǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)視頻基站，采集水環(huán)境參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測(cè)中心的處理分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)濕地全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.遙感技術(shù)應(yīng)用研究

遙感大數(shù)據(jù)的價(jià)值不僅在其海量，還在于其涉及面“全”。遙感數(shù)據(jù)是對(duì)地表的多粒度、多時(shí)相、多方位和多層次的全面反映，可以深度分析隱藏在遙感大數(shù)據(jù)背后的各種知識(shí)，如地學(xué)知識(shí)、社會(huì)知識(shí)、人文知識(shí)等。通過遙感大數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅從空間上提升了高度，而且從視角上提升了廣度。一般地，遙感大數(shù)據(jù)的應(yīng)用分為“遙感大數(shù)據(jù)自動(dòng)分析”和“遙感大數(shù)據(jù)挖掘”兩個(gè)過程。其中，遙感大數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析主要包括數(shù)據(jù)的表達(dá)、檢索和理解，是進(jìn)行遙感大數(shù)據(jù)挖掘、實(shí)現(xiàn)向知識(shí)轉(zhuǎn)化的前提。遙感大數(shù)據(jù)挖掘是將數(shù)據(jù)表象轉(zhuǎn)為知識(shí)的過程，是對(duì)“大數(shù)據(jù)、小知識(shí)”現(xiàn)象的破解，從看似無異常的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)地表的變化規(guī)律，并探索出自然和社會(huì)的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)環(huán)境變化情況。將遙感和云計(jì)算相結(jié)合，出現(xiàn)了遙感云技術(shù)。遙感云是將各種遙感信息資源進(jìn)行整合，建立基于遙感云服務(wù)的新型業(yè)務(wù)應(yīng)用與服務(wù)模式，提供面向公眾的遙感資源一體化的地球空間服務(wù)。遙感云技術(shù)的長足發(fā)展，為遙感大數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用提供了安全保障。

我國于2008年9月發(fā)射了首顆專門用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)地新型衛(wèi)星——“環(huán)境一號(hào)”，前期由兩顆光學(xué)小衛(wèi)星HJ-1A和HJ-1B組成，又于2012年11月將一顆合成孔徑雷達(dá)小衛(wèi)星HJ-1C發(fā)射成功，至此，“環(huán)境一號(hào)”組網(wǎng)完成。這顆衛(wèi)星對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、大型水體環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和宏觀生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)起到了重要作用。隨后，我國開展了高分專項(xiàng)工程建設(shè)，先后發(fā)射了高分一號(hào)、二號(hào)、四號(hào)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了亞米級(jí)高空間分辨率與高時(shí)間分辨率的有機(jī)結(jié)合。2018年5月發(fā)射升空的高分五號(hào)是高分專項(xiàng)的重要組成部分，是我國實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率對(duì)地觀測(cè)能力的重要標(biāo)志，將滿足環(huán)境綜合監(jiān)測(cè)等方面的迫切需求。高分五號(hào)衛(wèi)星正式交付對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大氣氣溶膠、細(xì)顆粒物、二氧化氮、二氧化硫、臭氧等污染狀況，對(duì)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)具有重要意義。同時(shí)，這顆衛(wèi)星還可以監(jiān)測(cè)水環(huán)境、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，為打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)提供了有力支撐。

5.可視化與人機(jī)交互

所有監(jiān)測(cè)的最終目標(biāo)都是幫助監(jiān)測(cè)執(zhí)法人員看到分析結(jié)果，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，就是要解決人工無法從大量數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)識(shí)別的困難?？梢暬夹g(shù)和人機(jī)交互是目前大數(shù)據(jù)平臺(tái)中最常用的解釋方法?？梢暬治鍪且环N通過交互可視化界面來輔助用戶對(duì)大規(guī)模復(fù)雜數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析推理的科學(xué)技術(shù)。一幅圖勝過千言萬語，通過可視化分析技術(shù)，執(zhí)法工作人員可以迅速有效地篩選出環(huán)境污染數(shù)據(jù)流，直接判斷分析出污染情況。人機(jī)交互是人與系統(tǒng)之間通過某種對(duì)話語言，在一定的交互方式和技術(shù)支持下的信息交互過程。人機(jī)交互可以讓執(zhí)法工作人員在一定程度上了解和參與具體的數(shù)據(jù)分析過程，利用交互式的數(shù)據(jù)分析過程來引導(dǎo)執(zhí)法人員逐步分析，不斷了解分析結(jié)果的由來，使得到的結(jié)果能夠更好地被理解和表達(dá)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，將發(fā)揮傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)不能完成的監(jiān)管任務(wù)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)管，從多角度對(duì)區(qū)域環(huán)境形成綜合評(píng)判，將有助于深度發(fā)現(xiàn)可能存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在需要的是，打破不同系統(tǒng)之間的壁壘，消除數(shù)據(jù)保護(hù)主義，形成統(tǒng)一的信息交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互流通。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)人員的培養(yǎng)，提高他們的數(shù)據(jù)敏感性和數(shù)據(jù)分析能力。只有這樣，才能將大數(shù)據(jù)應(yīng)用真正落地，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境執(zhí)法輔助中的作用。