我國大氣環境監測數據共享技術現狀、問題及對策

程麟鈞

中國環境監測總站，國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室

我國大氣環境監測數據共享技術現狀、問題及對策

程麟鈞

中國環境監測總站，國家環境保護環境監測質量控制重點實驗室

2012 年以來，隨著新環境空氣質量標準實施的逐步推進，實現了地級以上城市環境空氣質量監測數據的實時聯網和發布，截至2015 年底數據量已超10 TB。隨著大氣十條貫徹實施，空氣質量監測逐步擴展到縣級城市，我國區域、背景等空氣質量監測也在持續推進中，并不斷引入溫室氣體，VOCs、黑炭等新指標，大氣環境監測數據量激增。但國內大氣環境監測領域的大量數據獨立分布在各級業務部門和科研院所，缺乏全國統一的大氣污染監測共享平臺，導致全國各個單位、部門的監測信息割裂化、碎片化,難以對全國性、區域性大氣環境的現狀和變化趨勢給出全面、清晰的分析,對污染物的時空分布變化信息和趨勢判斷不能滿足國家污染控制決策和應對環境外交的急需。怎樣將海量的數據轉化為基礎性資源，充分挖掘數據的使用價值，滿足政府部門、科研單位、社會公眾的各種需求，成為當務之急。

通過對國內相關研究進行梳理和總結發現,數據資源共享、平臺及共享機制等領域研究取得了大量研究成果,對大氣環境監測數據共享平臺、共享機制和管理制度的研究具有借鑒價值。大氣環境監測數據的產生性質不同于科學研究數據,其具有業務化、長期連續的特點,需要在科學數據共享機制共性的基礎上,探索此類數據共享機制的相關問題。因此，在環境領域提出環境監測數據信息共享的主題，研究全國監測數據的共享技術和方法是十分必要的，對于推進環境空氣監測大數據資源化進程是非常有益的探索。基于上述背景及現狀，為滿足社會公眾對環境監測大數據共享的迫切需求,科技部依托國家重點研發計劃重點專項“大氣污染成因與控制技術研究”，設立“大氣環境監測數據共享技術及應用示范”項目。由中國環境監測總站牽頭，協同環境保護部信息中心、中國環境科學研究院、上海市環境監測中心共同開發研究。該項目從數據共享關鍵技術研究、共享平臺開發的角度入手，研究國內監測數據的共享技術和方法，為大氣環境監測數據資源化進行積極的探索與推進。

1 項目總體目標

圍繞京津冀、長三角、珠三角等東部地區城市群大氣環境監測網現狀和發展趨勢,制定數據共享標準規范和數據共享機制及管理制度,研究多源異構數據采集和質控、量值傳遞技術、大數據分析技術及數據同化技術,構建大氣環境監測數據中心和共享數據集,建立大氣環境數據共享平臺。主要包括：

1)研究大氣環境監測多源異構數據的數據采集、傳輸的技術和標準，標準傳遞與量值溯源技術、智能化自動化質量控制技術。

2)建立集成模型模擬與站點觀測兩種基本手段的多源大氣環境監測數據同化技術體系，獲取不同時空尺度的大氣環境監測同化數據集，為大氣環境監測數據共享平臺提供規則網格點數據集。

3)基于大數據分析方法研究大氣環境監測數據用于不同業務目標導向的專題數據分析技術，開展典型區域重點大氣污染物區域排放規律分析研究和大氣污染物動態演變規律分析研究，構建大數據應用分析系統架構。

4)構建統一標準的大氣環境監測數據中心，并按照共享機制及管理制度，依托數據中心形成大氣環境監測共享數據集,并研究數據分級管理、實時共享等技術,構建大氣環境監測數據共享平臺并實現業務化應用。

5)建立全過程管理的大氣環境監測數據共享機制和管理制度,研究大氣環境監測數據共享績效評估考核指標體系和評估技術方法,開發評估系統。

該項目的完成,能夠為大氣環境研究、污染防治等環境保護科研和業務管理提供標準化的數據服務支持,保障已有的大氣環境監測數據規范化管理和高效應用,因而為“大氣污染成因與控制技術研究”重點專項提供科技支撐。

2 大氣環境監測數據共享技術主要研究內容

該項目基于大氣環境多模式系統,開展多模式數據融合再分析,有助于提高國家和地區對空氣污染成因分析的認識、有利于制定合理的區劃管理政策。主要是研究不同類型環境空氣質量監測數據質控技術、同化技術和大數據分析技術,為研究大氣環境變化和制定污染防治政策提供標準化共享數據集,滿足大氣環境科研、業務和管理的需求。內容主要包括：

1)研究大氣環境監測多源異構數據的數據采集、傳輸的技術和標準，標準傳遞與量值溯源技術、智能化自動化質量控制技術。

2)建立集成模型模擬與站點觀測兩種基本手段的多源大氣環境監測數據同化技術體系，獲取不同時空尺度的大氣環境監測同化數據集，為大氣環境監測數據共享平臺提供規則網格點數據集

3)基于大數據分析方法研究大氣環境監測數據用于不同業務目標導向的專題數據分析技術，開展典型區域重點大氣污染物區域排放規律分析研究和大氣污染物動態演變規律分析研究，構建大數據應用分析系統架構。

4)構建統一標準的大氣環境監測數據中心，并按照共享機制和管理制度，依托數據中心形成大氣環境監測共享數據集,并研究數據分級管理、實時共享等技術,構建大氣環境監測數據共享平臺并實現業務化應用。

5)建立全過程管理的大氣環境監測數據共享機制和管理制度,研究大氣環境監測數據共享績效評估考核指標體系和評估技術方法,開發評估系統。

3 項目的預期效益

該項目的立項研究，無論從科研的角度，還是從經濟、社會角度來看，都具有顯著的預期效益。在科研方面，填補了國內環境監測數據共享方面的空白，促進該項技術在國內的發展,趕超國際先進水平；在經濟效益方面，從產業預期上可以推進全國環境監測信息化的進程,提升我國環境監測方面的技術水平,帶動一批服務于環境監測企業的產業技術升級和環保大數據分析及通訊網絡行業的發展；在社會效益方面，推動我國科技資源的整合共享與高效利用,打破科技資源條塊分割、部門封閉、信息滯留和數據壟斷的格局。也可為環境外交提供全國范圍或典型區域可靠的基礎數據、大數據分析結果支持,具有良好的社會效益。

建立開放的數據共享,形成數據共享網絡,以打破數據事權限制,讓數據可以重復使用,自由架構,支持利用數據進行創新成為新的趨勢。作為與社會民生休戚相關的環境保護行業,迫切需要探索環境監測數據資源共享的關鍵技術,以提高環保行業社會服務能力。