泰安市大氣熱點網格模式的運用

張 成，李 婕，康紅陽，劉玉停

（1.泰安市生態環境局，山東 泰安 271000；2.北京英視睿達科技有限公司，北京 100071）

近年來，我國經濟迅猛發展，但經濟增長也無疑是一把雙刃劍，一方面改善了人們的生活方式，提高了人們的幸福感，而另一方面又一定程度上忽視了生態環境的保護，危害了人們的身體健康。蘇皖魯豫交界地區是京津冀及周邊地區和長三角地區兩大大氣污染防治重點區域的連接帶。該地區空氣質量改善進展相對較慢，大氣污染問題逐漸凸顯，已成為全國大氣污染最嚴重的地區之一[1]。

“十三五”以來，黨中央國務院對堅決打好污染防治攻堅戰作出了戰略部署，提出了更高要求。面對各種環境問題，環境監管能力亟待提升。2016年11月，生態環境部啟動了“千里眼計劃”[2]，綜合利用衛星遙感、氣象，以及地面觀測等各類數據，通過物聯網、大數據和人工智能等技術鎖定其中污染物排放強度大、工業企業相對集中的網格進行重點監管，并在涉氣污染相對集中的熱點網格內布設地面監測微站，實時監控污染變化，按時推送相關信息[3]。為精準治污提供了有效的數據支撐，提升了區域環境管理水平，為打贏藍天保衛戰起到了積極作用。

1 熱點網格概述

1.1 大氣熱點網格簡介

“大氣污染熱點網格”是生態環境部對“2+26”城市范圍內，按3 km×3 km劃分的網格，利用衛星遙感、反演、大數據分析等技術，結合氣象數據、空氣質量監測數據，來確定每個網格大氣中PM2.5的平均濃度，并篩選出PM2.5濃度較高的網格進行重點監管。在熱點網格內加密布設微站，最小分辨率可達500 m×500 m，從而精準發現網格空氣質量數據異常情況。

各個城市的大氣熱點網格數量有所不同，一般為城市面積的約10%。大氣熱點網格的推廣和運用是推進精細化管理而推廣的一種環境監察手段。以實時、準確的環境監測數據作為管理基礎，量化屬地的空氣污染狀態，實現屬地量化管理和空氣質量多維信息的展示，形成了全覆蓋式網格化精準監控，解決環境治理的“最后500米”問題。增強了環保工作的預見性，準確預測預判潛在環境風險[4]。

1.2 大氣熱點網格運行機制及實施現狀

熱點網格運行總體分為監測層、平臺層與運用層。顧名思義，監測層即通過空氣微站實時監測不同污染物數據。空氣微站將實時監測到的數據實時發送至后臺服務器后統計匯總，并基于“天地一體”生態環境三維立體監測，即結合氣象、衛星遙感等進行大數據分析，得到網格內各類污染物參數的濃度，并據此濃度進行一系列的算法，識別實時或長時間網格濃度高于周邊濃度的網格進行報警為平臺層。分析結果及報警信息等通過電腦Web端、手機APP等形式及時推送給網格監管或網格巡查人員等，稱作應用層。

空氣微站的建設是熱點網格能否正常運行的關鍵。微站設備小，易安裝，可高密度建設。目前空氣微站監測項目一般包括PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、O3共6項環境空氣質量參數和TVOC等，氣象數據包括風向、風速、溫度、壓強、濕度等指標。

熱點網格監管系統的建設一般采用“網格化監測+政府購買服務”的服務模式[5]，通過第三方建設數據監控服務平臺，為政府提供穩定、持續的數據產品的推送服務及保障服務，為大氣污染防治監控提供大氣污染相關數據產品推送服務支持。

主要流程包括三個方面：政府購買服務的第三方單位搭建服務平臺；將生產好的服務產品推送至環保部門，后根據實際情況給出需求反饋；根據環保部門需求，進行分析、研究、開發，并更新平臺，從而為政府提供穩定的服務。

2 泰安市大氣熱點網格實施現狀

2.1 泰安市概況

泰安市，位于山東省中部，北依省會濟南，南臨曲阜，東連商城臨沂，西瀕黃河，總面積7 761平方千米，地處東經117.129，北緯36.195，屬魯中山區的一部分，整個地勢自東北向西南傾斜，五岳之首的東岳泰山雄踞市域北部，橫跨市岱岳區、泰山區和肥城市，向東延伸至濟南市萊蕪區、鋼城區。屬于溫帶大陸性半濕潤季風氣候區。

2.2 大氣熱點網格在泰安市的布設

根據生態環境部熱點網格監管要求，同時結合泰安市主城區大氣污染監管要求，點位布設充分考慮泰安市主城區污染企業布局，科學布設，覆蓋泰安市主城區熱點網格及重點區域。點位布設覆蓋泰安市主城區重點區域，即，環境敏感區域（考核站周邊）、用生態環境部技術識別的“熱點網格”區域、重點污染企業區域、交通主干道監測點、重要邊界傳輸點，共包括40臺六參數高密度空氣質量監測設備（PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、TVOC）、116臺五參數高密度空氣質量監測設備（PM2.5、PM10、NO2、CO、O3）、6臺五參數高密度空氣質量監測設備（SO2、NO2、CO、O3、TVOC）、19臺四參數高密度空氣質量監測微站（PM2.5、PM10、NO2、CO）、48臺三參數（NO2、CO、O3）高密度空氣質量監測微站（NO2、CO、O3）。同時，按照生態環境部《熱點網格現場檢查指南（試行）》及《PM2.5污染較重網格排查整改指南（試行）》的要求進行熱點網格的信息推送、核查、反饋等工作，布設點位情況見圖1。

圖1 泰安市高密度空氣質量監測點位圖

2.3 泰安市大氣熱點網格的管理體系

建立三級平臺管理體系。其中市生態環境局為一級平臺，各區分局為二級平臺，街道、鄉鎮為三級平臺（圖2）。三級平臺通過到現場排查，將發現問題通過手機APP反饋到平臺，對于可以立即整改的內容可就地整改，對于無法整改內容在反饋時進行說明。二級平臺根據三級平臺反饋的問題將問題轉辦給其他部門，如住建局、城管局、環衛部門等，其他部門整改完畢后須提交給二級平臺。二級平臺根據整改情況將問題標記為完結，或要求繼續進行整改。一級平臺負責指揮、協調，根據報警及反饋情況，對問題嚴重的區域進行重點幫扶，對二級平臺無法整改的問題與有關市直部門進行協調。

圖2 泰安市熱點網格管理體系

2.4 泰安市大氣熱點網格的主要應用

2.4.1 實時報警

每小時推送，對每小時500 m×500 m的小網格濃度與周邊平均濃度在時空關系上進行分析，超出算法學習動態閾值的網格按照濃度差異形成候選報警網格，再基于網格內的土地利用數據、歷史報警及反饋數據對報警網格進行二次篩選，最終得到當小時報警網格。

2.4.2 網格報警

每天00：00推送，結合氣象數據，對過去七天500 m×500 m小網格濃度與周邊平均濃度進行分析，篩選出過去七天具有統計顯著性的超排時段及超出周邊濃度，按照時序賦權（距離當小時越近，權重越大）后的濃度積分倒排形成候選報警網格，再基于網格內的土地利用數據、歷史報警及反饋數據對報警網格進行二次篩選，最終得到當日報警網格。網格報警表明區域長期存在污染物濃度高于周邊區域。也是巡查的重點。

2.4.3 巡查及反饋

熱點網格異常區域報警出現后，由環境監管人員現場檢查，并將反饋信息錄入平臺。逐步建立“雙向反饋”機制：一方面，持續跟蹤報警區域排查整治后的改善情況；另一方面，利用現場檢查結果逐步豐富基礎數據，不斷優化區域報警和原因智能識別方法。從而更好地為大氣污染精細化監管提供有效技術支持。每日在APP推送報警信息的基礎上，將實時報警及網格報警情況匯總，并給出巡查方向，以文件形式發送至各區郵箱和工作群中，各街鄉鎮將巡查情況進行匯總在APP或郵箱中進行反饋。

2.5 泰安市大氣熱點網格工作中存在的問題

2.5.1 報警機制不明朗

基層環保工作人員或第三方巡查人員在現場巡查時，并未發現又明顯污染源，實時報警問題的巡查存在滯后性，往往在巡查人員趕到時，異常高值已不存在。

2.5.2 巡查工作下沉困難

熱點網格報警區域的巡查，需要較多人力，市級部門組織第三方團隊每日進行部分報警網格的巡查反而成為網格巡查的主體，但與各街鄉鎮組織巡查相比，存在距離遠、巡查面窄、巡查量小等問題。

2.5.3 APP使用率較低

目前反饋形式還是以匯總表的形式，不能確定巡查的具體時間及異常區域的實施狀況，APP使用率較低。

2.5.4 監控數據無執法依據

熱點網格系統中的各類污染物及報警數據不能作為執法處罰依據，只能作為環境監督的輔助手段，造成熱點網格的行政效力不足。

3 建議

結合已有的數據和信息，不斷改進熱點報警算法，使報警信息更加有效、科學、精準；通過政府的統籌安排，從而增強熱點網格工作的執行能力；工作下沉，使巡查工作更全面、及時、精準，從而提高反饋數量及質量。及時總結工作中的好做法，形成可推廣和復制的經驗成果，使大氣污染防治工作取得新突破。

4 結論

大數據時代的來臨，使大氣熱點網格技術的應用成為可能。這對我國的大氣污染防治工作具有十分重要的意義。此技術深度融合空氣質量、氣象、衛星等環境監測與物聯網、大數據分析、人工智能等先進信息技術，形成貫穿“空-天-地”的多層次立體監測體系。可解決監測手段相對單一、管理方式相對被動、防控體系稍弱等問題。

這一技術的不斷運行，將改變憑經驗、憑感覺的粗放式的監管及巡查模式，進而走向網格化、精準化的科學轉變。憑借其“天地一體”生態環境三維立體監測體系，及科學收集、精準定位和及時預警等優點，大氣網格化監測系統將成為環保監管部門的一把利器，大大提高環境監管的工作效率和能力。