大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用綜述

楊青

摘要：現(xiàn)階段來看，我國信息技術(shù)水平正在不斷提升，各種信息技術(shù)的衍生技術(shù)在我國應(yīng)用也越來越廣泛，在實(shí)際應(yīng)用的過程中發(fā)揮出了較為理想的效果。對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)來說，其屬于現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代所誕生的重要技術(shù)手段之一，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多類型、多來源數(shù)據(jù)的高效處理。目前來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)在我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用也受到了廣泛關(guān)注，但是其在中國生態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用依然處于初級(jí)階段，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)較為有限，但是無論如何，其對(duì)促進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的和諧發(fā)展起到了積極作用?；诖?，本文也嘗試對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入分析。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域;應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）03-0023-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

對(duì)于大數(shù)據(jù)技術(shù)來說，其主要分為數(shù)據(jù)產(chǎn)品、處理過程以及認(rèn)知過程3個(gè)層次，這3個(gè)層次都有自身重要功能。對(duì)于數(shù)據(jù)產(chǎn)品來說，其主要特征體現(xiàn)在容量大、類型多，并且具有較高的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值;而對(duì)于處理過程來說，其主要是對(duì)海量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)以及分析，這一系列環(huán)節(jié)的時(shí)限使得數(shù)據(jù)可視化程度明顯提升;對(duì)于認(rèn)知過程來說，主要是指通過數(shù)據(jù)處理來者對(duì)其全新的認(rèn)知，從而使得數(shù)據(jù)價(jià)值得到體現(xiàn)，改變以往對(duì)于類似數(shù)據(jù)信息的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域之后，標(biāo)志著我國生態(tài)學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，而大數(shù)據(jù)技術(shù)的研發(fā)廣度也有了一定提升。對(duì)于傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息來說，往往體現(xiàn)出了一定的無序性以及孤立性，這也使得生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)分析工作的開展質(zhì)量很難得到保證，也對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)以及管理工作的展開產(chǎn)生了較大阻礙。而隨著我國生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)體系的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)多來源以及多類型生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析，在一定程度上促進(jìn)了我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的開展。

1 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)體系簡析

1.1 大數(shù)據(jù)采集技術(shù)

對(duì)于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)體系來說，大數(shù)據(jù)采集技術(shù)是其中的重要組成部分，其主要包括衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)以及移動(dòng)平臺(tái)等，通過上述幾個(gè)環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。隨著現(xiàn)階段我國信息技術(shù)水平的不斷提升，在數(shù)據(jù)采集方面所應(yīng)用的技術(shù)也越來越先進(jìn)，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)采集獲取方式變得更加多樣化，所采集的數(shù)據(jù)種類主要包括衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及地理信息數(shù)據(jù)等。在實(shí)際展開生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集工作的時(shí)候，遙感技術(shù)的使用頻率最高，遙感技術(shù)的應(yīng)用可以使空間信息在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域發(fā)揮出獨(dú)特作用，構(gòu)建起覆蓋全球的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)以及地面監(jiān)測(cè)[1]。而對(duì)于其中的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)來說，主要包括全球環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及氣象站監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。地面氣象站監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)涉及多種數(shù)據(jù)來源，并且要對(duì)超過3萬個(gè)氣象站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，會(huì)覆蓋多個(gè)國家以及地區(qū)，可以實(shí)時(shí)獲取氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速以及溫度等信息;而對(duì)于全球環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)來說，其主要涵蓋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面，所收集到的數(shù)據(jù)信息可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水生態(tài)以及陸地生態(tài)情況的分析，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量以及環(huán)境污染程度的深入分析。整體來看，大數(shù)據(jù)采集技術(shù)在我國的應(yīng)用建立了世界范圍的環(huán)境數(shù)據(jù)收集平臺(tái)，從而可以更好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境變化情況，這也使得大數(shù)據(jù)采集技術(shù)的價(jià)值得到了充分發(fā)揮[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

現(xiàn)階段來看，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在我國應(yīng)用范圍越來越廣，在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)揮出了理想效果，由于生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的數(shù)據(jù)來源具有多樣化的特點(diǎn)，所以其數(shù)據(jù)類型以及處理方法往往千差萬別，所涉及的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)流程也有較大差別，通常情況下可以將其劃分為獲取、集成以及分析3個(gè)階段;也有一部分行業(yè)內(nèi)部的專家學(xué)者將其劃分為了采集預(yù)處理、儲(chǔ)存、分析以及可視化4個(gè)階段。在對(duì)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)深入處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)整合挖掘系統(tǒng)發(fā)揮出了重要作用。對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存管理系統(tǒng)來說，其是展開生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)，其運(yùn)行過程中很好地體現(xiàn)出了兼容性以及拓展性，同時(shí)其運(yùn)行穩(wěn)定性較高，在運(yùn)行過程中往往不會(huì)受到外界因素的影響[3]。最具有代表性的文件系統(tǒng)是HDFS以及GFS，這兩個(gè)文件系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中發(fā)揮出了較為理想的效果，雖然數(shù)據(jù)來源較為復(fù)雜，并且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有多樣化特點(diǎn)，但是數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)用上述兩種文件系統(tǒng)之后，便可以在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)來源以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確，從而展開預(yù)處理工作。由于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)具有一定的復(fù)雜性以及特殊性，因此在展開行分析的時(shí)候，應(yīng)該注意將多種模式進(jìn)行有效結(jié)合，利用現(xiàn)階段先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析以及地理信息等算法，保證最終所得數(shù)據(jù)的科學(xué)性以及準(zhǔn)確性。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用分析

2.1 在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中之后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的長期監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)傳輸，在這一過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)中的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)揮出了重要作用。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)階段我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的實(shí)際需求情況較為符合，使得生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的宏觀結(jié)構(gòu)要求得到滿足，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到水文、氣象環(huán)境污染因素等等[4]。但是很多時(shí)候監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部的環(huán)境變化較為復(fù)雜，這也使得在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量更大，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)水文、水利以及氣象環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)是通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的，具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性，同時(shí)也保證了最終監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)程度。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，明顯提升了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)有效性。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到大區(qū)域的環(huán)境污染數(shù)據(jù)分析中之后，提升了數(shù)據(jù)分析效率，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的高速處理，并且能夠顯示出較為準(zhǔn)確的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)，這在很大程度上突破了傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方式的限制，促進(jìn)了我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的快速發(fā)展;其次，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的優(yōu)化分析。大數(shù)據(jù)技術(shù)在我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用主要是依靠計(jì)算機(jī)軟件來對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，一般情況下會(huì)考慮應(yīng)用監(jiān)測(cè)預(yù)警的診斷方式，對(duì)于此種診斷方式來說，實(shí)現(xiàn)了對(duì)以往噪聲大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的優(yōu)化，同時(shí)也建立起了更為完善的水利以及土壤數(shù)據(jù)分析庫[5]。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及影響因素的跟蹤監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)，可以結(jié)合現(xiàn)階段全球土地?cái)?shù)據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行信息數(shù)據(jù)處理分析，結(jié)合所監(jiān)測(cè)區(qū)域的氣候條件、社會(huì)條件以及經(jīng)濟(jì)條件等等多方面因素來構(gòu)建起大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)土地生態(tài)變化影響因素的深入分析。

與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，也體現(xiàn)出了一些不足之處，隨著現(xiàn)階段我國對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，很多所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往缺乏有效整合和分析，并且最終的評(píng)價(jià)效率很難得到保證，這也使得部分領(lǐng)域與之相關(guān)的、有價(jià)值的數(shù)據(jù)沒有得到及時(shí)開發(fā)[6]。

2.2 在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)階段我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的模擬預(yù)測(cè)中應(yīng)用越來越廣泛，主要是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)與生態(tài)環(huán)境專業(yè)模型的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域環(huán)境污染情況的預(yù)測(cè)以及預(yù)警，尤其對(duì)于那些影響因素較多的地區(qū)來說，由于其動(dòng)態(tài)變化復(fù)雜程度較高，應(yīng)用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)方式往往很難取得理想效果，而應(yīng)用模型模擬的方式，可以使水和大氣環(huán)境預(yù)測(cè)預(yù)警以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的開展更加順利。對(duì)于，模型模擬預(yù)測(cè)來說，在實(shí)際展開的過程中會(huì)涉及氣象、水文、水動(dòng)力、輻射以及對(duì)流等多個(gè)方面的數(shù)值確定，可以有效掌握較為復(fù)雜的空間變化，是現(xiàn)階段我國應(yīng)用的重要預(yù)測(cè)預(yù)警手段。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，提升了模擬精度以及預(yù)測(cè)效率?，F(xiàn)階段，生態(tài)環(huán)境部門聯(lián)合微軟公司開發(fā)了城市大氣主要污染物時(shí)空分布大數(shù)據(jù)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量、道路結(jié)構(gòu)、交通流以及氣象條件等多種數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。此外，北京市政府還聯(lián)合IBM公司開發(fā)了“綠色地平線”平臺(tái)，其是以大數(shù)據(jù)技術(shù)作為基礎(chǔ)前提，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)部企業(yè)排放情況的數(shù)據(jù)化總結(jié)，并且能夠?qū)@些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析，從而高精度地預(yù)報(bào)未來72h內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量。由此可以看出，大數(shù)據(jù)技術(shù)在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用不僅提升了模擬精度，同時(shí)也進(jìn)一步提升了預(yù)測(cè)效率，這也使得其在行業(yè)內(nèi)部應(yīng)用范圍不斷拓展;其次，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域污染動(dòng)態(tài)預(yù)警。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域范圍內(nèi)污染情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)污染程度超出標(biāo)準(zhǔn)值，便可以在第一時(shí)間發(fā)出預(yù)警，從而保證了預(yù)警的實(shí)時(shí)性。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用也體現(xiàn)出了一些不足之處，主要表現(xiàn)在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及傳遞的時(shí)候很可能會(huì)產(chǎn)生信息滯后的現(xiàn)象，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失。

3 結(jié)束語

總之，大數(shù)據(jù)技術(shù)在我國生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用還處在推廣階段，整體來看應(yīng)用效果較為理想，無論是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，還是在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，都體現(xiàn)出了此項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值。但是與此同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用尚且存在一些需要不斷完善的地方，我國相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該進(jìn)一步提升大數(shù)據(jù)技術(shù)與生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域融合開發(fā)研究的力度，從而促進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】