基于大數(shù)據(jù)的環(huán)境監(jiān)測與治理研究

懷化市會同生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 劉盛名

一、大數(shù)據(jù)對環(huán)境監(jiān)測與治理的意義

（一）環(huán)境大數(shù)據(jù)在環(huán)境公共治理中的意義

環(huán)境大數(shù)據(jù)的發(fā)展對解決現(xiàn)實環(huán)境問題具有重要的作用。利用大數(shù)據(jù)解決環(huán)境公共服務(wù)中的問題，可以提高環(huán)境治理的組織效率。政府一旦陷入低效陷阱，就會影響到整體管理效率。因此，對于環(huán)保相關(guān)部門來說，環(huán)境治理的影響是廣泛的，環(huán)境監(jiān)測對整個環(huán)境和生態(tài)的健康發(fā)展意義重大，不能僅憑以往已有的治理經(jīng)驗來判斷。建設(shè)城市水資源、特大城市水域和重污染區(qū)早期保護(hù)、加強(qiáng)城市公共環(huán)境綜合整治、重要水源保護(hù)區(qū)水質(zhì)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測等環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，確保水、空氣等環(huán)境要素的質(zhì)量安全。

（二）建立環(huán)境大數(shù)據(jù)的核心思想

政府環(huán)保部門應(yīng)用大數(shù)據(jù)，可以做出更準(zhǔn)確的決策，有利于制定新的環(huán)保政策。因此，政府有必要利用數(shù)據(jù)分析來完善環(huán)境公共服務(wù)決策。通過理論價值分析，將公共管理理論、大數(shù)據(jù)技術(shù)的運用與環(huán)境監(jiān)測預(yù)警相結(jié)合，為政府改善公共服務(wù)的創(chuàng)新提供理論和實踐支持，從而實現(xiàn)政府環(huán)境公共治理的創(chuàng)新。

大數(shù)據(jù)的實現(xiàn)工具是算法、分析和預(yù)測。定量決策是未來發(fā)展的需要?；跀?shù)據(jù)分析，實時判斷，預(yù)測發(fā)展趨勢也是新的管理方法的發(fā)展趨勢。大數(shù)據(jù)在環(huán)境公共治理中的應(yīng)用，使其成為一種創(chuàng)新的行為方式。例如，現(xiàn)有的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法都是基于能夠掌握的文本信息進(jìn)行檢索。對于野外環(huán)境監(jiān)測，需要采集土壤和水質(zhì)的小樣本進(jìn)行研究。在這個過程中，很多都是隨機(jī)的，研究的目的也不是很明確。

（三）環(huán)境大數(shù)據(jù)的來源

政府管理行為的數(shù)據(jù)來源廣泛，如環(huán)保、氣象、地震、海洋、測繪等相關(guān)部門的數(shù)據(jù)。加大環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)力度，在需要監(jiān)測的區(qū)域或生態(tài)環(huán)境相對脆弱的區(qū)域建立公共環(huán)境監(jiān)測站，收集環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。這些環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)來源包括控制空氣、水、污染物、重金屬、企業(yè)污水、生活污染物等的實時、周期性變化趨勢，然后對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)采集、整理和分析，如空氣濕度、土壤酸度、土壤濕度、土壤含水量，以及二氧化硫和其他化學(xué)物質(zhì)。在互聯(lián)網(wǎng)上，社會主體對環(huán)境的評論、信息發(fā)布、天氣預(yù)報、環(huán)境污染事件、突發(fā)公共環(huán)境事件的報道，這些只是環(huán)境大數(shù)據(jù)信息的一小部分。在環(huán)境緊急狀態(tài)下，天氣預(yù)報和環(huán)境事故的預(yù)測，以及對企業(yè)能源消耗的影響，這些因素也會影響到環(huán)境數(shù)據(jù)。根據(jù)一定時期內(nèi)的區(qū)域或數(shù)據(jù)對這些信息進(jìn)行讀取、過濾和抓取，形成我們所需要的環(huán)境數(shù)據(jù)信息。其實，這些也比較復(fù)雜。在政府和社會之間保持?jǐn)?shù)據(jù)隱私和研究洞察力之間的適當(dāng)平衡是必要的。

二、大數(shù)據(jù)應(yīng)用于環(huán)境公共治理的主要影響因素

（一）數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性

在數(shù)據(jù)環(huán)境信息采集階段，不排除監(jiān)測點的環(huán)境信息不夠真實、準(zhǔn)確。環(huán)境數(shù)據(jù)是有效控制污染的基礎(chǔ)，有效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是正確決策的重要保證。大數(shù)據(jù)應(yīng)用于環(huán)境預(yù)警數(shù)據(jù)采集時，采集水平的差異也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量的差異，在一定程度上影響數(shù)據(jù)分析的結(jié)果。由于外部因素的干擾，有幾個問題需要注意：防止一些企業(yè)利用機(jī)會主義，特別是一些企業(yè)在環(huán)保部門檢查時做一些表面工作蒙混過關(guān)，這也給環(huán)境監(jiān)理工作帶來了諸多困難。在處理企業(yè)環(huán)境污染或環(huán)境突發(fā)事件時，因監(jiān)管不力，或因調(diào)查對象弄虛作假，無法獲取真實數(shù)據(jù)。比如，在檢查化工廠時，化工廠會制定一套“對策”——把廠內(nèi)清潔的車間和設(shè)備交給政府部門監(jiān)控。因此，在長期監(jiān)測過程中，政府部門有必要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定期檢查。

（二）數(shù)據(jù)信息有效性的判斷

從大數(shù)據(jù)的實時性可以看出，幾乎所有的數(shù)據(jù)流都是連續(xù)生成的，由于有效數(shù)據(jù)值密度低的特點，在這個過程中會出現(xiàn)這種情況。因此，我們在監(jiān)控過程中要注意對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的篩選，比如視頻或圖像信息，當(dāng)沒有太多人來判斷我們的預(yù)測時，我們需要刪除一些不能產(chǎn)生價值的無效信息，需要挖掘這些海量的環(huán)境信息來找出有價值的部分。

三、基于大數(shù)據(jù)的環(huán)境治理保障條件

（一）政策法規(guī)的支持

在環(huán)境大數(shù)據(jù)治理政策制定上，我國提出建立生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)開放目錄，制定環(huán)境開放規(guī)劃，明確數(shù)據(jù)開放和維護(hù)責(zé)任。同時強(qiáng)調(diào)，要優(yōu)先推進(jìn)大氣、水、土壤、海洋等生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的公開。從這些細(xì)則中，我們可以看到國家在數(shù)據(jù)公開方面的獨特理念，對規(guī)范數(shù)據(jù)公開起到了有效的作用。在北京市“十三五”規(guī)劃中，大數(shù)據(jù)應(yīng)用在2020年更為詳細(xì)地展現(xiàn)，形成智能城市管理體系，逐步形成基于大數(shù)據(jù)的監(jiān)測預(yù)警和決策支持服務(wù)管理體系，這是一次有意義的嘗試。優(yōu)化全市便捷的基本公共服務(wù)，建設(shè)大數(shù)據(jù)和云技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，將成為更多城市的不二選擇。除了北京、福建、深圳等地的統(tǒng)一規(guī)劃和政策支持外，不少地方政府還加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)了大數(shù)據(jù)分析預(yù)警平臺，加大了污染源自動控制的嘗試，鼓勵大數(shù)據(jù)信息化推向市場和第三方運營。

規(guī)范環(huán)境服務(wù)法律法規(guī)，以國家級治理為核心，在省區(qū)建立單節(jié)點環(huán)境法律制度，是環(huán)境公共服務(wù)大數(shù)據(jù)建設(shè)的有力保障。以新環(huán)境法實施為標(biāo)志的我國環(huán)境保護(hù)立法和執(zhí)法也取得了重大進(jìn)展。但是，由于環(huán)境治理進(jìn)入新的發(fā)展態(tài)勢，目前仍在制定或修訂大氣、水、土壤等具體安全法規(guī)，因此加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測尤為重要，而環(huán)境監(jiān)測部門可以將從環(huán)境監(jiān)測收集的數(shù)據(jù)存儲到環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，這也可以作為區(qū)域企事業(yè)單位監(jiān)督檢查的重要信息和證據(jù)來源。這種監(jiān)督功能是相互作用的，既保留了有用的信息，又保證了信息處理過程的監(jiān)督，對整個生態(tài)環(huán)境的大發(fā)展起到了有力的保障作用。相信隨著環(huán)境監(jiān)管保護(hù)法律法規(guī)的完善，環(huán)保將深入人民群眾心中，迎來更好的發(fā)展。

（二）管理體制建設(shè)

過去沒有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理平臺。2013年以來，大數(shù)據(jù)在公共服務(wù)管理中的應(yīng)用在逐步探索中，到目前為止，環(huán)境大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化建設(shè)不斷加強(qiáng)。只有將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)上，完善的管理體系才能保證應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)，為學(xué)術(shù)研究和經(jīng)濟(jì)活動創(chuàng)造新的價值，保持社會發(fā)展的創(chuàng)新活力?，F(xiàn)在，頂層設(shè)計也在強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)和完善管理體制。在國家層面，有必要建設(shè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析國家工程實驗室，將研究成果匯總成大數(shù)據(jù)搜索引擎或大數(shù)據(jù)分析平臺，進(jìn)而更好地應(yīng)用于智慧城市建設(shè)和良好的公共環(huán)境監(jiān)測。大數(shù)據(jù)子系統(tǒng)國家工程實驗室的建設(shè)主要是實現(xiàn)四個共同目標(biāo)，包括建設(shè)大數(shù)據(jù)分析的云基礎(chǔ)設(shè)施和建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中，建立大數(shù)據(jù)分析技術(shù)開放生態(tài)系統(tǒng)的目標(biāo)，形成產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的后續(xù)機(jī)制，也是環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分階段目標(biāo)。

四、基于大數(shù)據(jù)的環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

建立環(huán)境大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于：一是將環(huán)境信息數(shù)據(jù)應(yīng)用于整個監(jiān)測過程的每一個環(huán)節(jié)，不可忽視風(fēng)險防控；二是在項目研究之前建立預(yù)警機(jī)制，提前關(guān)注后續(xù)風(fēng)險；三是提前做好準(zhǔn)備，估計風(fēng)險，快速響應(yīng)環(huán)境預(yù)警系統(tǒng)。

通過集成，將這些分散的數(shù)據(jù)從各個系統(tǒng)中提取出來進(jìn)行集成，建立基于云存儲的安全加密平臺，形成信息中心數(shù)據(jù)庫。利用云平臺的技術(shù)處理能力進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，包括對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析、處理意見和對未來形勢的判斷，加強(qiáng)對環(huán)境事件的全面了解。

環(huán)境云等環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺包括對全國多個城市環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，包括空氣質(zhì)量（CPM2.5、PM10等），可觀測該市全天24小時的歷史氣象條件和過去十年的歷史氣象（平均氣溫和年降雨量、污染物排放量、地震條件等）。在系統(tǒng)中，我們可以在重點污染區(qū)域找到環(huán)保部門的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

對于應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測預(yù)警，基于大數(shù)據(jù)的實時處理將具有明顯的優(yōu)勢，大數(shù)據(jù)的特點之一是實時監(jiān)控和高效處理。因此，有必要對環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測，對準(zhǔn)確的信息進(jìn)行分析和處理，重點對環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而實現(xiàn)實時準(zhǔn)確的判斷。松島，韓國的智慧城市，是韓國建設(shè)的未來城市的典范。在城市規(guī)劃中，除了保護(hù)環(huán)境外，智能應(yīng)用也被用來管理城市的突發(fā)事件。這一智能化應(yīng)用與城市公共環(huán)境應(yīng)急隊伍密切相關(guān)，還將對稅收管理和公共環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并實施大規(guī)模流程協(xié)作。一旦城市環(huán)境發(fā)生緊急情況，比如建筑物發(fā)生火災(zāi)，消防車的使用情況就會顯示出來：隊長可以參考系統(tǒng)自動提供的建議，決定最適合將消防車停在哪里，然后隊長可以遠(yuǎn)程開啟消火栓，確認(rèn)水壓自動上升到最佳需求值，然后根據(jù)消防車安裝屏幕上顯示的消防建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)地形圖，以及燃點，救援人員的位置，以及觀察到的安全的窗戶和出入口，找到被困人員的安全推薦路線和燃點。這是大數(shù)據(jù)技術(shù)在突發(fā)事件中的監(jiān)測預(yù)警，也是數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析具體情況后提出的最佳方案。

五、結(jié)論

基于以上討論，大數(shù)據(jù)在各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。政府應(yīng)重視大數(shù)據(jù)在環(huán)境公共服務(wù)中的應(yīng)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。其在管理上的創(chuàng)新應(yīng)用主要體現(xiàn)在算法工具上，可以為環(huán)境公共服務(wù)提供強(qiáng)有力的支持，如信息采集、實時監(jiān)測和預(yù)警決策，也可以促進(jìn)政府決策和管理模式的改革。大數(shù)據(jù)監(jiān)控是一個系統(tǒng)化的過程。對于環(huán)保部門來說，要充分利用大數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)本身的特點出發(fā)，構(gòu)建合理的應(yīng)用模式，保證環(huán)保監(jiān)測部門使用大數(shù)據(jù)的合理性。