大數據技術在生態環境智慧監測領域的應用

　　【儀表網 儀表下游】為落實《生態環境智慧監測創新應用試點工作方案》(環辦監測函〔2022〕63號)要求，加強對試點工作的指導，生態環境智慧監測創新應用技術指導委員會辦公室組織業務專家圍繞智慧監測創新應用進行系列權威解讀。第五期由中國環境監測總站監測業務管理室倪永高級工程師介紹大數據技術在智慧監測中的應用。
 

　　大數據技術有助于生態環境監測數字化轉型
 

　　大數據技術作為“數字生產力”，具有數據高效采集和預處理、數據科學組織存儲、數據智能分析與挖掘、數據可視化展示和應用等特征，能幫助行業快速獲取有價值的信息，支持智慧化管理與決策、精準、高效解決行業問題。生態環境監測是生態環境保護的重要基礎，是推進生態文明建設的重要支撐。加強生態環境監測是推動實現減污降碳協同增效的迫切需要，也是推進生態環境治理體系和治理能力現代化的重要舉措。充分利用大數據技術優勢，解決環境監測數據獲取、環境質量分析、環境質量預測預報、環境污染成因解析、污染源執法監測、環境風險應急預警等業務情景下面臨的問題，對于保障生態環境監測數據“真、準、全、快、新”，實現生態環境監測數字化轉型、讓我國生態環境監測網絡建設更加完善科學、生態環境管理、社會服務支撐更加扎實有力有重要意義。
 

　　大數據在生態環境監測領域用到的關鍵技術
 

　　大數據技術與生態環境監測行業的有機結合是發揮生態環境監測數據應用效益、提高監測監管工作效率、推進環境監測業務革新的重要途徑。與電力、水利、工信等其它行業相似，生態環境監測領域的大數據關鍵技術主要有4種類型，分別是數據采集與預處理；監測數據集成管理；數據分析和挖掘；數據時空可視化展現和應用。數據采集技術主要是指通過傳感器、通信網絡、智能識別系統、互聯網泛在等多種生態環境監測感知手段實現對各種環境監測對象信息的快速定位、采集、傳輸、信號轉換等。數據預處理技術是以直接面向快速分析處理為目的，對多種類型數據進行抽取、清洗、轉換等操作，實現對復雜數據的快速、規范化處理。生態環境監測數據類型多樣，常見以結構化為主，也有半結構化、非結構化。除文本字符以外，也有視頻、圖片、GIS等數據，單純依靠傳統關系型數據庫是無法滿足數據存儲要求的。關系型數據庫、空間數據庫、分布式文件系統、云存儲、NoSQL等多種數據存儲技術支撐監測數據的高效管理和靈活調用。數據集成管理技術主要是針對生態環境監測數據的整合、存儲和資源化過程，根據實際業務需要選擇不同的存儲模式，在多種數據存儲技術基礎上，面向業務應用實現提供統一數據服務的能力，實現業務應用與數據存儲基礎設施的解耦。數據分析與挖掘技術允許利用數理統計、數值模擬、算法模型、機器學習、神經網絡等多種方法，使用分布式計算、內存計算與數據流處理等多種數據處理手段對環境質量、污染排放、監控監管、自然資源、社會經濟等數據進行深度挖掘分析，識別環境風險或污染排放異常行為，研究關聯關系及變化規律，提升監控預警或環境質量預測預報水平，高效支撐管理決策，優化環境治理措施。數據時空可視化展現和應用技術允許以圖文、報表、GIS、二三維等形式將環境形勢分析研判、污染精細化管控、監測信息公開等相關內容動態、直觀、生動、智能地呈現給決策者、管理者、業務技術人員和社會公眾等用戶，供其分析使用。
 

　　大數據技術在智慧監測中的應用場景
 

　　2021年，中國環境監測總站結合新技術的發展和監測業務需求，對大數據技術在生態環境監測領域的應用進行了充分調研，當前監測領域在數據信息生產、數據匯交共享、數據挖掘分析上存在諸多不足，國、省、市、縣各級在智慧感知、管理決策、數據共享與信息公開等方面對大數據技術應用均有廣泛需求。
 

　　在智慧感知方面，綜合大數據，物聯網，衛星遙感，航空、無人機、無人船遙感等技術研究提升生態環境質量監測、污染源監測、突發事件應急監測等情境下地面觀測、遙感監測、互聯網泛在等數據的采集、傳輸、匯聚和質控能力，保障數據質量、數據時效和數據安全，簡化優化自動監測和手工監測規范流程，輔助提升天地一體協同監測感知能力，為環境質量形勢分析、污染精細化管控提供重要技術保障。
 

　　在管理決策方面，依托數據分析挖掘技術開展環境質量形勢分析、管控任務達標分析、污染源排放監管、污染物追因溯源、工業園區污染物管控、生態環境質量會商、環境空氣質量精細化預報、大氣網格化監測監管、水環境質量精細化管理、流域綜合治理、秸稈燃燒識別、“削峰降速”等管控措施成效評估、環境質量民意調查與輿情監測分析等，通過加強數據關聯分析和智能化應用，讓監測更智能、讓排污更透明、讓管控更精準、讓決策更科學。
 

　　在數據共享與信息公開方面，通過數據集成管理技術、數據時空可視化展現與應用技術在數據資源中心、數據共享系統、生態環境綜合管理平臺、數據門戶網站、APP建設上，統籌實現生態環境監測數據資源加工治理，生態環境監測數據與基礎地理信息、水文、氣象、交通、能源、衛星遙感等數據融合，大數據平臺集中管理，綜合管理平臺匯報展示，數據開放共享等能力。目前，智慧監測創新應用試點工作重點推進生態環境質量聯合會商，要求支持“國-省-市”多級數據貫通，“縱向”實現國家、省、市的貫通，“橫向”做到各部門、各要素的貫通融合，進一步提高各試點單位數據融合和共享服務水平。
 

　　大數據技術的廣泛應用是智慧監測發展的必然趨勢，智慧監測創新應用技術指導委員會將積極推進大數據技術在生態環境監測領域的應用，在國-省-市不同層級探索積累先進經驗，創新大數據應用的政策環境、部門協同機制、應用實施能力和社會認同方式，促進物聯網、大數據、人工智能等新技術與環境監測業務的深度融合，助力實現監測感知高效化、分析關聯化、應用智能化、測管一體化、服務社會化，為精準治污、科學治污、依法治污提供有力支撐。