大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境工程分析中的應(yīng)用

張 云

廣東智環(huán)創(chuàng)新環(huán)境科技有限公司 廣東 廣州 510620

國家的經(jīng)濟的快速發(fā)展為生態(tài)環(huán)境留下極為嚴重的隱患。國家發(fā)展過程中每個階段的目標都不同，在經(jīng)濟復蘇階段，為提高國民經(jīng)濟適當做出放棄是不得已而為之，但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的岌岌可危，對生態(tài)環(huán)境的保護已經(jīng)迫在眉睫。在水生態(tài)環(huán)境分析工作中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠極大的提升工作效率，較傳統(tǒng)的水生態(tài)數(shù)據(jù)收集和分析工作流程，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠節(jié)省工作中人力、物力的投入，確保數(shù)據(jù)收集和分析的準確性，達到提質(zhì)增效的目的。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境分析中應(yīng)用的優(yōu)勢

1.1 確保數(shù)據(jù)收集和分析的準確性

水生態(tài)環(huán)境分析工作的準確性首先受到數(shù)據(jù)收集準確性的影響，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在水生態(tài)環(huán)境分析工作首要優(yōu)勢，便是大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠保證數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)的分析高度準確。在傳統(tǒng)的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，數(shù)據(jù)的采集多以人力完成，這種數(shù)據(jù)收集方式導致數(shù)據(jù)的準確性完全受人為因素影響，若數(shù)據(jù)收集人員在開展數(shù)據(jù)收集的過程中因數(shù)據(jù)收集操作不規(guī)范或采集樣本在分析過程中受到外界因素影響，會嚴重影響后期的水生態(tài)環(huán)境分析工作的質(zhì)量。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到水生態(tài)環(huán)境分析工作中，會有一系列的數(shù)據(jù)收集、傳輸、分析設(shè)備被同時應(yīng)用，數(shù)據(jù)通過設(shè)定的收集流程、傳輸流程被分析并存儲，能夠極大減少人為因素對水生態(tài)環(huán)境分析的影響，進而確保水生態(tài)環(huán)境分析工作的準確性[1]。

1.2 提高數(shù)據(jù)利用效率

水生態(tài)環(huán)境是動態(tài)的，周期性或突發(fā)性的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析工作會產(chǎn)生大量的分析結(jié)果。在傳統(tǒng)的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，多為紙面記錄分析結(jié)果和采集到的水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，導致大量的紙面書籍堆積，在查閱過往數(shù)據(jù)時需要大量的時間翻閱，影響水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的利用效率。在大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到水生態(tài)環(huán)境分析的工作中后，數(shù)據(jù)的采集、分析和存儲會按照設(shè)定進行，數(shù)據(jù)在分析過后會進行分類歸類，方便日后的查閱和使用[2]。

1.3 提加快工作效率

在水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集中，有周期性和突發(fā)性兩種情況，其中周期性的水生態(tài)數(shù)據(jù)采集會產(chǎn)生大量的低價值數(shù)據(jù)，對于傳統(tǒng)的水生態(tài)環(huán)境分析工作而言，十分影響工作效率，卻又是水生態(tài)環(huán)境的重要工作。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，能極大減緩低價值數(shù)據(jù)對水生態(tài)環(huán)境分析工作效率的影響，在大數(shù)據(jù)技術(shù)中，數(shù)據(jù)的采集、分析和歸類都是按照設(shè)定好的標準進行，低價值數(shù)據(jù)會被存儲到特定的區(qū)域，既不會在日常工作中影響工作人員的工作效率，同時，在日后需要使用時能夠通過對特定區(qū)域的查閱，快速找到這部分低價值數(shù)據(jù)，提升工作效率的同時，確保水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的完整性。

1.4 尋求發(fā)展與生態(tài)的共存

社會的發(fā)展是人類進步的必然結(jié)果，隨著城市化建設(shè)的加快、經(jīng)濟的快速增長，人們對生態(tài)保護的認識也更為深刻，但生態(tài)環(huán)境與社會發(fā)展存在矛盾點，使得在城市建設(shè)和日常生活中，人們迫不得已做出破壞生態(tài)的行為，而全然保護生態(tài)卻又會減慢社會的整體發(fā)展。在此情況下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到水生態(tài)環(huán)境保護的工作中，能夠極大的減緩人與自然的矛盾，通過對水生態(tài)環(huán)境的分析，找到和諧共存的平衡點[3]。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境分析中的應(yīng)用

2.1 水生態(tài)環(huán)境感知數(shù)據(jù)收集技術(shù)

為保證大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境分析工作中實現(xiàn)期望功能，會投入多種設(shè)備為大數(shù)據(jù)技術(shù)服務(wù)。首先，為收集水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，水生態(tài)環(huán)境感知設(shè)備是必要的，當前的水生態(tài)環(huán)境感知設(shè)備主要分為四種：生物傳感、物理傳感、化學傳感和全息圖像傳感，其中化學傳感器因其使用化學添加劑的特殊性，導致其檢測周期較長，需要對其進行周期維護，且化學傳感器自身添加的化學添加劑對水生態(tài)環(huán)境存在影響，是日常水生態(tài)環(huán)境分析工作中極少使用的數(shù)據(jù)采集方式。生物傳感器通過生物的感應(yīng)信號完成數(shù)據(jù)手機，但生物自身的不確定性導致其手機到的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，但隨著生物傳感器研發(fā)的逐漸推進，生物傳感器的穩(wěn)定性和性價比都在逐步提升，但仍不是當前主要使用的水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)手機方式[4]。

水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)收集主要以物理傳感器和全息圖像傳感器為主，物理傳感器的優(yōu)勢是通過物理變化能夠在短時間內(nèi)完成水生態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)采集和檢測，同時，物理傳感器收集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和較長的使用壽命也是其備受青睞的關(guān)鍵因素。全息圖像傳感器能夠通過日益精進的顯微成像技術(shù)，對水生態(tài)環(huán)境的當前情況進行實時觀測，甚至能夠通過全息影像檢測當前水生態(tài)環(huán)境中的微生物，也是當前水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)手機的主要手段。

四種水生態(tài)環(huán)境感知設(shè)備各有優(yōu)點和缺點，在實際應(yīng)用中因水生態(tài)環(huán)境分析工作的特殊性，當前以物理傳感器和全息圖像傳感器為主要的數(shù)據(jù)收集手段，但隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，四種傳感器的缺點也在被逐漸彌補，未來的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，工作人員可以根據(jù)工作需要進行適當選擇。

2.2 應(yīng)急快速檢測分析技術(shù)

為保證突發(fā)污染問題的出現(xiàn)，應(yīng)急檢測設(shè)備和應(yīng)急分析技術(shù)是必要的，應(yīng)急檢測設(shè)備主要分為移動式檢測設(shè)備和便攜式檢測設(shè)備兩種，移動式檢測設(shè)備以交通工具為載體，在交通工具上載有與實驗室內(nèi)設(shè)備功能相等的數(shù)據(jù)檢測和數(shù)據(jù)分析設(shè)備，能夠保證在移動的狀態(tài)下滿足水生態(tài)環(huán)境分析工作的需要，通過移動式檢車設(shè)備能夠快速相應(yīng)水生態(tài)環(huán)境中發(fā)生的突發(fā)問題，完成應(yīng)急狀況下的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析工作。便攜式檢測設(shè)備的種類較多，其工作原理也大不相同，但其體積小的特點十分符合應(yīng)急檢測工作的需要，是當前水生態(tài)環(huán)境應(yīng)急檢測工作中的主要力量[5]。

在檢測人員達到現(xiàn)場的情況之外，大數(shù)據(jù)技術(shù)衍生的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也能夠保證工作人員在特殊污染問題發(fā)生的第一時間做出反應(yīng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)的水生態(tài)環(huán)境檢測系統(tǒng)主要以生物反應(yīng)為主要判斷依據(jù)，根據(jù)安放在水下生物身上的檢測系統(tǒng)，檢測生物的生理活動行為和生物自身狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，記錄水下生物的行為并進行分析，在突發(fā)情況發(fā)生的第一時間對工作人員示警。

2.3 水生態(tài)環(huán)境實時監(jiān)測

大數(shù)據(jù)技術(shù)的誕生和其技術(shù)衍生的相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)品為水生態(tài)環(huán)境分析工作提供極大的助力，減少傳統(tǒng)水生態(tài)環(huán)境分析工作中對人力的投入，同時，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)衍生產(chǎn)品的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)水生態(tài)環(huán)境分析工作中需要認為輪換才能夠完成的工作，即：全天候無間斷的水生態(tài)環(huán)境實時監(jiān)測。實現(xiàn)全天候無間斷的水生生態(tài)實時監(jiān)測主要依靠三種設(shè)備完成，其中固定式的監(jiān)測設(shè)備需要布置在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，且需要布置大量的設(shè)備以支持數(shù)據(jù)收集的正確性，其優(yōu)點是數(shù)據(jù)收集準確性較高，但其高昂的架設(shè)成本和水面采樣的多變性相矛盾，因此，常被用在重要的水點進行監(jiān)測，而不會大量布置。

在水面上常用的水生態(tài)實時監(jiān)測設(shè)備為小型移動監(jiān)測系統(tǒng)和浮標監(jiān)測系統(tǒng)兩種，小型移動式監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)部空間有限，導致其內(nèi)部的檢測設(shè)備數(shù)量也有限，能夠進行的檢測屈指可數(shù)，但因其架設(shè)費用較低且具備較高的穩(wěn)定性，通常被布置在小型河流附近[6]。

最符合水生態(tài)環(huán)境分析工作需要的便是浮標式監(jiān)測系統(tǒng)，浮標式監(jiān)測系統(tǒng)主要包括搭載平臺和監(jiān)測設(shè)備兩部分，因其能夠搭載平臺快速移動至檢測區(qū)域，且通過錨鏈固定搭載平臺，其檢測結(jié)果可靠性較高，且抗外界因素干擾的能力極強，因此是當前水生態(tài)環(huán)境分析工作中數(shù)據(jù)收集和水質(zhì)檢測的主要方式。

2.4 實現(xiàn)水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的共享

數(shù)據(jù)的收集和分析是為保障我國的整體水生態(tài)環(huán)境，但在傳統(tǒng)的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，大量的數(shù)據(jù)被記錄在紙面，若國內(nèi)其他水質(zhì)監(jiān)測單位需要借鑒過往的水生態(tài)環(huán)境分析數(shù)據(jù)，交換彼此的工作經(jīng)驗，則需要大量的工作人員在海量的紙質(zhì)資料中尋找目標數(shù)據(jù)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)被應(yīng)用到水生態(tài)環(huán)境分析的工作中，其快速收集、快速傳輸、快速整理、分類存儲的特點，能夠保證在需要調(diào)用該部分數(shù)據(jù)時，只需要按照特定的步驟查找即可，而后通過制定傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸給對方，達到數(shù)據(jù)共享的目的[7]。

數(shù)據(jù)共享是幫助各個水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測單位共同成長的重要方式，同過借鑒彼此過往的工作經(jīng)驗，分析對水質(zhì)的總結(jié)，能夠加深各單位對水生態(tài)環(huán)境分析工作的認識。

2.5 保障數(shù)據(jù)來源的多樣性

大數(shù)據(jù)技術(shù)是基于海量的數(shù)據(jù)以及快速的收集而延伸出的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的逐漸發(fā)展，為大數(shù)據(jù)技術(shù)提供配套的設(shè)備也在逐漸增多，為大數(shù)據(jù)技術(shù)的多樣性提供進一步保障。

在傳統(tǒng)水生態(tài)環(huán)境分析工作中，數(shù)據(jù)的來源多為固定的幾種，且每增加一種數(shù)據(jù)采集的方式，對人力的消耗都在呈幾何倍數(shù)增長，當大數(shù)據(jù)技術(shù)被應(yīng)用至水生態(tài)環(huán)境分析工作中后，隨之增加的各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠很好的保障水生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的來源多樣性，從而讓工作人員從多個角度出發(fā)，分析當前的水質(zhì)問題，保證工作人員決策的正確性。

2.6 數(shù)據(jù)傳輸保證分析結(jié)果的實時性

大數(shù)據(jù)的基本含義是海量到通過日?；ヂ?lián)網(wǎng)方式無法傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這也是大數(shù)據(jù)技術(shù)的概念被提出后，卻需要經(jīng)過數(shù)年的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，才能夠正式成為人們處理大量數(shù)據(jù)工作時必要工具的原因。

大數(shù)據(jù)的采集和傳輸需要依靠數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在當前的數(shù)據(jù)傳中主要分為有線數(shù)據(jù)傳輸和無線數(shù)據(jù)傳輸兩部分，其中有線數(shù)據(jù)傳輸需要以光纖為主的有線媒介進行數(shù)據(jù)傳輸，這也導致有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用受到很大局限，不能成為大數(shù)據(jù)技術(shù)采集數(shù)據(jù)時的主要方式。而無線數(shù)據(jù)傳輸又分為無限局域網(wǎng)和無限廣域網(wǎng)兩部分，無限局域網(wǎng)包括WiFi、藍牙等，其有點是脫離有線媒介的束縛，能夠進行更自由的數(shù)據(jù)采集，但缺點也很明顯，無線局域網(wǎng)的范圍較小，只能夠在固定的區(qū)域內(nèi)進行工作，因此，無線局域網(wǎng)也不能夠成為大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用在水生態(tài)環(huán)境分析工作后的數(shù)據(jù)采集手段[8]。

當前的水生態(tài)環(huán)境分析大數(shù)據(jù)技術(shù)中數(shù)據(jù)采集主要依靠無線廣域網(wǎng)技術(shù)進行，隨著無線廣域網(wǎng)的發(fā)展，4G、5G、LoRa等數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的快速革新，無線廣域網(wǎng)的便利和高速已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯幕疽揽浚?G、5G技術(shù)的影音傳輸技術(shù)為水生態(tài)環(huán)境分析中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用提供了更優(yōu)質(zhì)的保障。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境分析中的未來展望

3.1 對水生態(tài)環(huán)境的動態(tài)捕捉

“兵無常勢、水無常形”是對水環(huán)境生態(tài)最好的描述。在水生態(tài)環(huán)境分析工作中，水生態(tài)環(huán)境的動態(tài)捕捉一直是工作人員開展水生態(tài)環(huán)境分析的桎梏，在傳統(tǒng)的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，因科學技術(shù)設(shè)備的限制，工作人員只能通過周期性的數(shù)據(jù)采集掌握水生態(tài)環(huán)境的變化，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，水生態(tài)環(huán)境分析工作的實時性被極大提升，能夠在一定程度上掌握水生態(tài)環(huán)境變化，但當前的設(shè)備仍舊存在一定的局限性，如：對無線廣域網(wǎng)的過度依賴、在進行水面監(jiān)測時受水面外界因素影響較大等，隨著科學技術(shù)的逐漸發(fā)展，各種設(shè)備的問題被逐漸彌補，相關(guān)工作人員應(yīng)就大數(shù)據(jù)技術(shù)產(chǎn)生的分析結(jié)果制作分析圖表，掌握水生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律，對可能出現(xiàn)的水生態(tài)環(huán)境突變問題提早做出判斷，在日常生活中也能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)更好的開展水生態(tài)環(huán)境分析工作[9]。

3.2 信息采集和歸類標準化

信息采集是影響水生態(tài)環(huán)境分析的重要因素，而信息歸類存儲則是影響后期使用和查閱的關(guān)鍵，在大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的過程中，工作人員應(yīng)更主義對信息采集和分析結(jié)果的管理，有關(guān)部門的上級領(lǐng)導應(yīng)制定完善的信息采集和歸類標準，減少因?qū)?shù)據(jù)掌握不足而出現(xiàn)的重復采集和重復存儲工作。同時，符合標準的水生態(tài)環(huán)境分析結(jié)果歸類，能夠幫助工作人員在工作中根據(jù)同類情況，判斷出可能出現(xiàn)在另一水域的突發(fā)問題，從而及早做出預(yù)防措施，為水生態(tài)環(huán)境保護工作提供基礎(chǔ)依據(jù)，進一步提高水生態(tài)環(huán)境分析工作的質(zhì)量[10]。

3.3 建立更完善的預(yù)警模型

水生態(tài)環(huán)境分析工作中因水體自身的復雜性，影響工作人員分析結(jié)果正確性的因素極多，在當前被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域的預(yù)警模型，在被應(yīng)用至水生態(tài)環(huán)境分析工作中后，也頻頻出現(xiàn)預(yù)警錯誤的問題。但在水生態(tài)環(huán)境分析工作中，預(yù)警模型的意義十分重大，因此，在未來的水生態(tài)環(huán)境分析工作中，工作人員應(yīng)總結(jié)工作經(jīng)驗，分析該水域的水生態(tài)環(huán)境特點，尋找水質(zhì)變化的規(guī)律，開發(fā)出符合水生態(tài)環(huán)境需要的預(yù)警模型，為突發(fā)性的水生態(tài)問題爭取搶救時間，減低不可控風險對水生態(tài)環(huán)境的破壞，保證水生態(tài)環(huán)境分析工作的順利進行[11]。

4 結(jié)束語

水生態(tài)環(huán)境分析工作的特點與大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢十分匹配，在水生態(tài)環(huán)境分析工作中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠提升工作人員的工作效率，提高工作質(zhì)量，強化該水域?qū)ν话l(fā)問題的抵抗能力，保證該水域的生態(tài)安全。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)積極開發(fā)大數(shù)據(jù)技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境分析工作中的應(yīng)用，保證水生態(tài)環(huán)境分析工作的質(zhì)量。