環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用

彭雨晴

（肇慶四環(huán)環(huán)保科技有限公司，廣東 肇慶 526060）

引言

生態(tài)環(huán)境與人類的生存發(fā)展息息相關(guān)。改革開放后，我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷下降，大氣污染、土壤污染、水體污染等各類污染問題頻繁出現(xiàn)并已嚴重影響到人們的生活與發(fā)展，對人體健康、動植物健康構(gòu)成威脅。加強環(huán)境污染治理，開展生態(tài)環(huán)境保護已刻不容緩。國家環(huán)保部門也制定了一系列環(huán)境污染治理對策與方案，推動環(huán)境污染治理工作快速開展。在環(huán)境污染防治管理中，環(huán)境數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)也是前提。下面結(jié)合實際，對環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用作具體分析。

1 環(huán)保大數(shù)據(jù)的概念

環(huán)保大數(shù)據(jù)指包含產(chǎn)污、治污和排污在內(nèi)的污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境影響評價數(shù)據(jù)、法律法規(guī)標準數(shù)據(jù)、區(qū)域環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)的集合[1]。

數(shù)據(jù)是環(huán)境監(jiān)測的成果，也是實施環(huán)境管理的基石，在整個環(huán)保體系中，數(shù)據(jù)占據(jù)重要位置，起著重要作用。數(shù)據(jù)是對環(huán)境質(zhì)量狀況的說明，也是對環(huán)境污染治理成效的直觀反映。通過環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠了解或掌握監(jiān)測區(qū)域環(huán)境污染程度、污染物分布、污染物成分及濃度等，了解環(huán)境污染狀況，明確環(huán)境治理方向，同時發(fā)現(xiàn)當下環(huán)境治理措施的不足并進行改進，使環(huán)境污染治理成效得到提升[2]。

2 環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用要點

2.1 革新理念及思想

環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中占據(jù)著重要地位，所以要求相關(guān)部門要革新理念和思想，以此強化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用力度。各部門需要及時公布監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓社會各界全面分析環(huán)境保護的數(shù)據(jù)信息，同時實時關(guān)注環(huán)境保護數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況。另外，也要重視相關(guān)平臺的建設(shè)，促使水資源和空氣等不同指標都能夠得到精準地分析。

2.2 共享環(huán)保數(shù)據(jù)

隨著大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，環(huán)保數(shù)據(jù)的獲取也能擁有相對可靠的保障，由此讓后續(xù)利用具備支撐條件。大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境污染防治管理中的優(yōu)勢明顯，但是也要結(jié)合具體情況分析，展示大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境污染防治管理中的價值。我國某些區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了環(huán)保數(shù)據(jù)的共享目標，但是數(shù)據(jù)傳輸成本高，效率低，沒有發(fā)揮出環(huán)保數(shù)據(jù)應(yīng)有的作用。為讓上述問題得以處理，應(yīng)對大數(shù)據(jù)進行針對性整合，由此能夠優(yōu)化數(shù)據(jù)共享效果，同時也能保證基本效率。

2.3 強化應(yīng)用價值

環(huán)境污染防治管理中融入環(huán)保大數(shù)據(jù)技術(shù)后，能夠使數(shù)據(jù)的融合性更理想，以確保實際應(yīng)用效果更佳，讓環(huán)境污染防治工作擁有相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支持。工作人員需要分析環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值，在空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)和氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息的支持下提升相關(guān)工作實效性。在環(huán)境污染防治工作開展階段，還要明確環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用要領(lǐng)，這樣才能展示出數(shù)據(jù)的有效性。

3 環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用

3.1 建立高密度環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

在當前背景下，運用物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)與智能傳感設(shè)備建立高密度環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，完善對環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建立后，各項環(huán)境數(shù)據(jù)將得到實時動態(tài)采集，且數(shù)據(jù)會被匯聚到數(shù)據(jù)管理中心，在系統(tǒng)管理中心經(jīng)數(shù)據(jù)處理修正，經(jīng)過與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互，最終在GIS地理信息平臺上實時顯示出監(jiān)測數(shù)據(jù)，顯示各監(jiān)控點的實際情況，為各項防范與管理工作提供便利[3]。環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1 環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)示意圖

3.2 建立數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有多個功能模塊，有著強大的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，能為環(huán)保工作帶來諸多幫助。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以現(xiàn)代先進的計算機、大數(shù)據(jù)、云平臺等技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)諸多功能的集成（如圖2所示）。

圖2 環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集傳輸單元負責監(jiān)測站與管理平臺的數(shù)據(jù)實時傳輸、命令介紹等工作。采用GPRS無線環(huán)保數(shù)采儀進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸工作，實現(xiàn)監(jiān)測儀器的過程監(jiān)控，也可以遠程對監(jiān)測儀器實施啟動、測量、校標、核查等工作，提高數(shù)據(jù)的實用性和高效性。由系統(tǒng)對已建系統(tǒng)如建設(shè)項目審批、許可、監(jiān)管、排污收費、處罰等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行標準化實時采集。對如圖片資源、政策法規(guī)等環(huán)保資料制定的數(shù)據(jù)管理制度由相關(guān)部門定期更新，形成有效完整的數(shù)據(jù)資源[4]。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺與數(shù)據(jù)挖掘、分析、處理軟件快速對統(tǒng)計對象上報的數(shù)據(jù)進行篩選、整理與匯總，讓數(shù)據(jù)能被分享使用。系統(tǒng)中將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、序列分析、新數(shù)據(jù)信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)方法論、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等融會貫通并有效應(yīng)用于數(shù)據(jù)分析，借助先進技術(shù)的作用與優(yōu)勢提高環(huán)保數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量，為數(shù)據(jù)的使用打好基礎(chǔ)。

3.3 將環(huán)保大數(shù)據(jù)向社會公眾開放

環(huán)境污染防治工作的開展離不開數(shù)據(jù)的支撐，在污染防治工作中，必須以開放的思維應(yīng)用環(huán)保大數(shù)據(jù)，讓環(huán)保大數(shù)據(jù)發(fā)揮出應(yīng)有的作用。具體如在大氣環(huán)境污染治理中，一方面要充分利用現(xiàn)代技術(shù)加強對大氣環(huán)境的監(jiān)測，獲得豐富、超大體量的大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)向社會開放，使公眾通過數(shù)據(jù)了解大氣環(huán)境狀況，并參與到大氣環(huán)境的保護與污染治理中。另一方面政府部門應(yīng)當形成應(yīng)用環(huán)保大數(shù)據(jù)的思維，并基于這一思維建立公共空氣質(zhì)量平臺與相關(guān)機制，引導、鼓勵社會企業(yè)或個人加入環(huán)保監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，共享環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)，補充官方監(jiān)測及治理的不足，以提高環(huán)境污染治理成效。具體如運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)建立環(huán)保大數(shù)據(jù)公開平臺，平臺全面支撐環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘，充分發(fā)現(xiàn)與利用數(shù)據(jù)價值，讓監(jiān)測數(shù)據(jù)在環(huán)境治理與保護工作中發(fā)揮出更大的作用。平臺可兼容Storm、Spark、Hadoop等目前主流的大數(shù)據(jù)技術(shù)框架，支持多種數(shù)據(jù)源集成接入，也支持多類數(shù)據(jù)綜合治理，同時還支持應(yīng)用領(lǐng)域建模及數(shù)據(jù)分析展示等，為環(huán)保大數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用提供便利。

當前我國的環(huán)境監(jiān)測體系還不是十分完善，但如果有大量的來自社會企業(yè)與個人的車載空氣監(jiān)測設(shè)備、穿戴式監(jiān)測裝備等接入到環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點密度勢必會顯著增加，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)模也會擴大，移動污染源能夠被有效監(jiān)測，環(huán)境污染防治工作將取得更好的效果。

3.4 建立環(huán)保大數(shù)據(jù)共享平臺

環(huán)境污染防治工作需要多部門、多主體的參與，而各主體的參與及協(xié)作離不開環(huán)保大數(shù)據(jù)。因此在當前背景下應(yīng)加快構(gòu)建完善環(huán)保大數(shù)據(jù)共享模式，通過對環(huán)保大數(shù)據(jù)的共享與應(yīng)用，讓環(huán)保大數(shù)據(jù)發(fā)揮出更大的作用[5]。

在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)是寶貴的資產(chǎn)，其具有流動性、共享性，有極高的應(yīng)用價值。大數(shù)據(jù)時代的環(huán)保工作離不開數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)時代應(yīng)當樹立數(shù)據(jù)共享意識，并充分運用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺等先進技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)共享模式，使環(huán)保大數(shù)據(jù)得以流動，并在流動中發(fā)揮出更大的價值。具體來說，應(yīng)從以下幾點入手推動環(huán)保大數(shù)據(jù)共享：一是改變傳統(tǒng)的思想觀念，消滅數(shù)據(jù)保護主義，樹立環(huán)保大數(shù)據(jù)共享意識；二是建立數(shù)據(jù)共享機制或平臺，打破環(huán)保部門內(nèi)部業(yè)務(wù)、區(qū)域條件的限制，促進環(huán)保大數(shù)據(jù)在各部門之間的流通共享，發(fā)揮出環(huán)保大數(shù)據(jù)的作用；三是于環(huán)保部門外建立健全完善的數(shù)據(jù)共享機制，促進與保障企業(yè)、社會組織、個人等環(huán)境污染治理主體之間的數(shù)據(jù)流通與共享。在這一方面，我國還可借鑒其他國家的成功經(jīng)驗。如美國為提升環(huán)境污染治理成效，將大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)向社會免費共享，且共享的數(shù)據(jù)都是機器可讀。政府的這一舉措不僅降低了企業(yè)、社會組織與個人獲取環(huán)境數(shù)據(jù)的成本，使其投入環(huán)境污染防治的資金增加，同時也使各主體參與環(huán)境污染治理的積極性與主動性得到極大調(diào)動。

3.5 建立統(tǒng)一的環(huán)保大數(shù)據(jù)模型與標準

環(huán)境污染防治是一種典型的跨行業(yè)、多類型大數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用。在這一業(yè)務(wù)應(yīng)用中，如果數(shù)據(jù)標準規(guī)范不統(tǒng)一，那么數(shù)據(jù)的利用價值及其在具體治理業(yè)務(wù)中發(fā)揮的作用就會大大下降。由于數(shù)據(jù)標準的不統(tǒng)一導致機器難以讀取，系統(tǒng)難以收錄，一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要想接入另一個系統(tǒng)就必須要有專門的轉(zhuǎn)換接口，這會導致數(shù)據(jù)利用成本增加，流動難度加大，數(shù)據(jù)的利用價值降低。因此在將環(huán)保大數(shù)據(jù)應(yīng)用于環(huán)境污染防治時，需建立標準規(guī)范，以標準規(guī)范打通壁壘，促進環(huán)保大數(shù)據(jù)的流動與應(yīng)用。

近年來，我國陸續(xù)出臺了多個業(yè)務(wù)標準與規(guī)范，如《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）》《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）》等。這些規(guī)范的出臺與實施在一定程度上降低了數(shù)據(jù)流動與應(yīng)用的難度，但環(huán)保大數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然面臨較多問題。如隨著環(huán)境污染問題的日益復(fù)雜，環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型也越來越多，各類數(shù)據(jù)來源于不同的數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門，有不同的形式、標準、編碼、尺度及劃分方式等，所以要想將這類數(shù)據(jù)應(yīng)用到環(huán)境污染防治中，工作人員需要先進行數(shù)據(jù)解算、數(shù)據(jù)格式調(diào)整等工作，這不僅增加了環(huán)境污染防治成本，也降低了工作效率。為了解決這類問題，需建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)標準，通過統(tǒng)一的模型與標準實現(xiàn)多源異構(gòu)環(huán)境大數(shù)據(jù)的一體化組織，實現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)的真正互聯(lián)。在數(shù)據(jù)模型建設(shè)方面，可參考借鑒電力行業(yè)的CIM模型[6]。

3.6 基于認知計算和數(shù)值模型構(gòu)建環(huán)境污染防治體系

相關(guān)部門應(yīng)將環(huán)保大數(shù)據(jù)應(yīng)用于環(huán)境污染防治管理工作中，并基于認知計算與數(shù)值模型構(gòu)建環(huán)境污染防治體系，對環(huán)境污染進行全面治理。環(huán)境污染防治體系內(nèi)要包含多個功能系統(tǒng)，如環(huán)境質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng)，以環(huán)保大數(shù)據(jù)與認知計算技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建高精度的環(huán)境質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng)，能夠大大提高預(yù)報的準確度與時效性，從而提升環(huán)境污染防治工作的及時性，將污染事故對生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟的影響降到最低。

建設(shè)環(huán)境質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng)的前提是建設(shè)環(huán)境質(zhì)量模型，建設(shè)環(huán)境質(zhì)量模型需采用兩種先進技術(shù)，分別為多模型集合預(yù)報技術(shù)與自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化技術(shù)。多模型集合預(yù)報技術(shù)是在系統(tǒng)中引入集合預(yù)報方法，于系統(tǒng)中輸入環(huán)境質(zhì)量模式關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建出一組有限數(shù)量的預(yù)報樣本，然后將各預(yù)報樣本結(jié)果采用統(tǒng)計學方法進行統(tǒng)計集合，對各預(yù)報樣本的優(yōu)勢進行分析評估，根據(jù)評估結(jié)果對模型進行調(diào)整優(yōu)化，從而提升環(huán)境質(zhì)量預(yù)報的準確性。自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化技術(shù)的主要作用是找出數(shù)值模型預(yù)報偏差的統(tǒng)計特征，以此為基礎(chǔ)優(yōu)化模型。

4 結(jié)語

綜上所述，環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中有著重要作用，科學合理運用環(huán)保大數(shù)據(jù)可有效提高環(huán)境污染防治管理工作質(zhì)量與效率，提升我國環(huán)保水平。

本文對環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的應(yīng)用展開了詳細分析，提出以下應(yīng)用策略：建立高密度環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建立數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，將環(huán)保大數(shù)據(jù)向社會公眾開放，建立環(huán)保大數(shù)據(jù)共享平臺，建立統(tǒng)一的環(huán)保大數(shù)據(jù)模型與標準，基于認知計算和數(shù)值模型構(gòu)建環(huán)境污染防治體系。