大數(shù)據(jù)解析技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用探討

高宏科

摘 要：本文對大氣環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行分析，探究解析技術(shù)在監(jiān)測工作中的應(yīng)用意義，并通過實(shí)例闡述該技術(shù)的應(yīng)用原理與方法，通過大氣數(shù)據(jù)的采集、整理與分析，使解析技術(shù)的作用與優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，環(huán)境監(jiān)測打破時(shí)間地點(diǎn)的限制，還可將監(jiān)測信息發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，使監(jiān)測水平與數(shù)據(jù)利用率得到顯著提升。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)解析技術(shù);環(huán)境監(jiān)測;應(yīng)用方法

引言：

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展之下，環(huán)境問題日益顯著，已經(jīng)成為世界性問題受到各國的廣泛關(guān)注。為了保護(hù)大氣環(huán)境免受破壞，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測力度顯得十分必要。大數(shù)據(jù)解析技術(shù)具有較強(qiáng)的先進(jìn)性、高效性，將其應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測中可采集更多數(shù)據(jù)信息，提高空氣質(zhì)量預(yù)警水平，使大氣環(huán)境質(zhì)量得到有效改善。

1大氣環(huán)境監(jiān)測中解析技術(shù)的應(yīng)用意義

1.1提高決策科學(xué)性

在大氣監(jiān)測系統(tǒng)中包含著大量監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，解析技術(shù)的應(yīng)用可對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析，并將評(píng)估與分析的結(jié)果完整的展現(xiàn)出來，使人們?nèi)轿坏牧私獯髿猸h(huán)境，有的放矢的采取治理措施，為環(huán)境部門的科學(xué)決策提供強(qiáng)有力的依據(jù)。此外，在解析技術(shù)的支持下還可構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型，提高環(huán)境治理水平，降低治理成本。

1.2增強(qiáng)預(yù)警能力

解析技術(shù)的應(yīng)用可使數(shù)據(jù)信息得到精準(zhǔn)的分析，并從數(shù)據(jù)中挖掘出有意義、有價(jià)值的信息，對區(qū)域內(nèi)大氣環(huán)境進(jìn)行全面評(píng)估，及時(shí)發(fā)掘異常情況，給人們發(fā)出預(yù)警。此外，解析技術(shù)的應(yīng)用還可提高信息分析處理的速度，針對污染事件及時(shí)發(fā)出預(yù)警，避免污染擴(kuò)大。在大氣監(jiān)測過程中，解析技術(shù)還可與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)線上線下交流互動(dòng)，達(dá)到事半功倍的效果。

1.3提高服務(wù)能力

在大數(shù)據(jù)技術(shù)背景下，可構(gòu)建云分析平臺(tái)，使各類生態(tài)問題得到及時(shí)的反饋與處理，為氣象專家把握大氣環(huán)境變化規(guī)律提供極大助力。同時(shí)，還可借助網(wǎng)絡(luò)渠道，將各項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果在網(wǎng)上公布，人們通過各類移動(dòng)設(shè)備可隨時(shí)了解當(dāng)前大氣情況，這樣做不但能夠提高服務(wù)能力，還可邀請廣大群眾共同參與到環(huán)境監(jiān)測工作中[1]。

2大氣環(huán)境監(jiān)測中解析技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1應(yīng)用原理

近年來，我國出現(xiàn)大范圍的PM2.5污染問題，大氣環(huán)境破壞加劇，對人們的生產(chǎn)生活帶來諸多不利。對此，監(jiān)測人員應(yīng)積極引入大數(shù)據(jù)解析技術(shù)，對環(huán)境控制方法進(jìn)行優(yōu)化，通過數(shù)據(jù)分析解決當(dāng)前面臨的環(huán)境問題，應(yīng)用原理如下。

（1）在解析技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)明確研究對象與內(nèi)容，例如，將某地區(qū)作為研究對象，以當(dāng)?shù)豍M2.5平均濃度為研究內(nèi)容，對污染濃度進(jìn)行計(jì)算;

（2）將選定城市按照特定標(biāo)準(zhǔn)劃分為多個(gè)單元格，如1×1km;用G表示研究對象，范圍為g1，g2……gn，每個(gè)gi均代表著1km2的地點(diǎn);用C表示研究內(nèi)容，范圍為c1，c2……cn，其中cgi代表的是gi網(wǎng)格中的污染濃度，由此可構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：J（Gj）;

（3）根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的實(shí)際情況，將目標(biāo)函數(shù)劃分為兩個(gè)類型，一種為自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)格，另一種為解析技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)值，通過上述操作，可起到事半功倍的效果。

2.2控制要點(diǎn)

大氣環(huán)境監(jiān)測工作涉及范圍較廣、內(nèi)容較多、工作量較大，需要對大氣中的多種污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，如粉塵、PM2.5、二氧化硫等等。在監(jiān)測過程中，還應(yīng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，利用解析技術(shù)將數(shù)據(jù)信息以圖像的形式展示出來，使研究者能夠直觀的看到大氣變化情況，為變化規(guī)律的摸索提供便利。通過解析技術(shù)的應(yīng)用，人們可對各個(gè)區(qū)域的大氣環(huán)境進(jìn)行掌握，并在互聯(lián)網(wǎng)中反饋出來，使人們能夠根據(jù)大氣狀況調(diào)整活動(dòng)。以S地區(qū)為例，針對該區(qū)域的大氣環(huán)境開展監(jiān)測活動(dòng)，為了更好的掌握監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)大氣情況，解析人員進(jìn)而選擇與目標(biāo)函數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)類，如網(wǎng)格PM2.5濃度數(shù)據(jù)、空氣污染情況、氣象條件等等。對以上數(shù)據(jù)類進(jìn)行分析，分析其對目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生的影響，這將要求對數(shù)據(jù)類中的特征量進(jìn)行明確。例如，針對已知網(wǎng)格中PM2.5濃度值來說，可將以往每小時(shí)的平均濃度作為特征量，如氣壓、風(fēng)速、氣溫等等。在明確特征量之后，可通過公式計(jì)算對目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生的影響，也就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，公式如下：

式中，xk代表的是歸一化之前的特征量;k代表的是第k個(gè)特征量;n代表的是數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。在對空間分類器進(jìn)行選擇時(shí)，特征量與時(shí)間之間無顯著聯(lián)系，屬于靜態(tài)過程。分類器中的特征量受目標(biāo)函數(shù)的影響，屬于動(dòng)態(tài)傳遞過程，且傳輸路線具有線性特點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)輸出方面可為非線性，因此分類器具有靜態(tài)神經(jīng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行模擬和解析，包括輸入、人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，利用其對局部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬，可為解析數(shù)據(jù)應(yīng)用提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持[2]。

2.3應(yīng)用方法

（1）在數(shù)據(jù)采集方面，應(yīng)每日做好各類數(shù)據(jù)的收集與記錄工作，制定專門的監(jiān)測檔案，便于工作人員對檔案信息進(jìn)行調(diào)查審閱。將同一時(shí)期的大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，掌握當(dāng)?shù)馗鱾€(gè)時(shí)期大氣的變化情況。大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)眾多，應(yīng)采用解析數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，以電子檔案的形式保存，提高數(shù)據(jù)采集與記錄的準(zhǔn)確性，降低人員工作強(qiáng)度，為環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)提供更多有價(jià)值的信息。

（2）在數(shù)據(jù)挖掘整理方面，通過對不同時(shí)期各項(xiàng)參數(shù)變化情況進(jìn)行分析，探索環(huán)境變化趨勢與規(guī)律。對于不同的區(qū)域來說，環(huán)境變化也不盡相同。為了提高環(huán)境監(jiān)測準(zhǔn)確性，應(yīng)對地區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)因素綜合考慮，可引入解析技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與整理，并將監(jiān)測系統(tǒng)與解析系統(tǒng)相連接，由此可打破時(shí)間與地域的限制，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍、全時(shí)段的挖掘，再將各類氣象方程加入其中，便可挖掘出更多有效的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境的精準(zhǔn)預(yù)測。

（3）在數(shù)據(jù)預(yù)測方面，通過數(shù)據(jù)挖掘與整理，可分析總結(jié)各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，進(jìn)而對未來一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。在解析技術(shù)開發(fā)中，應(yīng)合理變成，確保計(jì)算結(jié)果的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，再對以往同一時(shí)期的數(shù)據(jù)信息、生態(tài)環(huán)境、氣象因素等進(jìn)行參考，由此達(dá)到精準(zhǔn)預(yù)測的目標(biāo)。

（4）在空氣質(zhì)量預(yù)警平臺(tái)構(gòu)建方面，可利用解析技術(shù)對當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，建立質(zhì)量預(yù)警平臺(tái)，實(shí)時(shí)發(fā)布大氣狀態(tài)，針對異常情況及時(shí)響起警報(bào)。在平臺(tái)構(gòu)建時(shí)，可將解析技術(shù)與信息發(fā)布系統(tǒng)連接起來，利用數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行收集處理，將結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)布。為了提高智能性與準(zhǔn)確性，還應(yīng)在監(jiān)測結(jié)果出來后進(jìn)行檢驗(yàn)，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下，各類網(wǎng)站與APP不斷涌現(xiàn)，預(yù)警平臺(tái)可以與手機(jī)APP相結(jié)合，以此增強(qiáng)服務(wù)功能，為人們了解大氣環(huán)境信息提供更多便利[3]。

結(jié)論：

綜上所述，在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷成熟發(fā)展，在大氣環(huán)境監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)有助于環(huán)境數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，為氣象專家把握大氣環(huán)境變化規(guī)律提供極大助力。在未來的發(fā)展中，該項(xiàng)技術(shù)的作用勢必得到更大發(fā)揮，為大氣環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)貢獻(xiàn)更多力量。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王春迎，潘本峰，吳修祥，等.基于大數(shù)據(jù)分析的大氣網(wǎng)格化監(jiān)測質(zhì)控技術(shù)研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2018（6）：1-6，共6頁.