基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的大氣污染監(jiān)測系統(tǒng)研究

陳 穎

（河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071000）

0 引言

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種提取大數(shù)據(jù)價值的技術(shù)，該技術(shù)能夠從各種類型的數(shù)據(jù)中快速獲取有價值的信息，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)存儲、基礎(chǔ)架構(gòu)、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計信息等。大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅具有容量大、多樣性、價值密度低、速度快的特點，而且利用大數(shù)據(jù)可以加快政府?dāng)?shù)據(jù)的公共共享、促進資源整合、改善治理功能。

1 大氣環(huán)境監(jiān)測中大數(shù)據(jù)技術(shù)運用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國進入了信息時代，換句話說，每個行業(yè)都會產(chǎn)生大量的信息數(shù)據(jù)，并通過媒體渠道快速發(fā)展，將其傳輸?shù)礁鱾€數(shù)據(jù)節(jié)點和社會層次，為公眾提供了更加便捷、高效的服務(wù)。在這種發(fā)展態(tài)勢下，信息計算與處理技術(shù)的應(yīng)用也呈現(xiàn)出增長的趨勢，這主要體現(xiàn)在大量基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件的開發(fā)以及數(shù)據(jù)信息的存儲、計算與處理上。其中，在環(huán)境保護方面，各部門和系統(tǒng)每天產(chǎn)生大量的信息主要用于環(huán)境統(tǒng)計、環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測。大數(shù)據(jù)不能由一臺計算機處理，其特征決定了大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的局限性。例如，全國空氣PM2.5污染問題已嚴重影響人們的健康和生活。因此，相關(guān)的施工人員不間斷地對設(shè)備進行監(jiān)視，分析數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)仿真、大數(shù)據(jù)技術(shù)的統(tǒng)計計算等，但發(fā)現(xiàn)并非城市中所有地方都可以使用。如果構(gòu)建自動備用監(jiān)視站，則無法獲得連續(xù)且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，因此無法使用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析。

大數(shù)據(jù)是一種新興的信息資產(chǎn)，在我國尚未廣泛使用。大數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)管中可定向應(yīng)用于大氣、水、土壤和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，提高了環(huán)境監(jiān)管的有效性和準(zhǔn)確性。

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)技術(shù)尚不完善，但由于其發(fā)展迅速，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實際上，根據(jù)國家大數(shù)據(jù)的總體部署趨勢，大氣環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)正在逐步完善。政府各部委正在將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于公益事業(yè)，以擴大對大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，進一步促進大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。一是使用數(shù)據(jù)管理來微調(diào)環(huán)境監(jiān)管，代表數(shù)據(jù)監(jiān)管。二是使用數(shù)據(jù)來做出決策，從而科學(xué)地做出綜合決策，這是科學(xué)正在與數(shù)據(jù)對話的結(jié)果。三是使用數(shù)據(jù)，使公共服務(wù)變得便捷的服務(wù)，在宣布新的《環(huán)保法》之后，環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)該是公開且透明的。

大氣環(huán)境的復(fù)雜性使其監(jiān)控變得越來越困難。如何將大數(shù)據(jù)技術(shù)用作大氣環(huán)境監(jiān)測工具，對于大氣環(huán)境監(jiān)測非常重要。因此，在監(jiān)測大氣環(huán)境的過程中，不僅要求環(huán)境監(jiān)測人員具有強烈的責(zé)任感，還需具有較強的技術(shù)水平和文化知識，才能使設(shè)備在以后的階段中穩(wěn)定運行。

2 大氣環(huán)境監(jiān)測中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 數(shù)據(jù)信息的整理與挖掘

通過對收集到的數(shù)據(jù)和信息進行分析，可以得出大氣環(huán)境演變的規(guī)律，為政府決策部門提供優(yōu)化大氣環(huán)境的指導(dǎo)，為人們的美好生活服務(wù)，這是大氣環(huán)境監(jiān)測的根本目的。因此，分類和挖掘數(shù)據(jù)信息是關(guān)鍵步驟，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，并可以預(yù)測未來一段時間內(nèi)大氣環(huán)境的某些狀況。由于每個區(qū)域的大氣環(huán)境都不盡相同，區(qū)域大氣變化規(guī)律之間沒有必然聯(lián)系，所以需要按區(qū)域進行特定的分析，傳統(tǒng)的分析方法比較密集[1]，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以輕松解決。將大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測，可以按區(qū)域和時間段研究大氣環(huán)境數(shù)據(jù)信息，對大氣環(huán)境變化規(guī)律進行分類，準(zhǔn)確了解該地區(qū)大氣環(huán)境變化規(guī)律。同時，大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)不僅可以弄清全天大氣環(huán)境平均變化的本質(zhì)，而且還可以觀察大氣環(huán)境各個階段的狀況。因此為了利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進行更合理的操作，有必要了解過去的工作需求并弄清已經(jīng)發(fā)生的各種問題[2]。

2.2 收集大氣環(huán)境監(jiān)測信息

基本數(shù)據(jù)信息是進行大數(shù)據(jù)分析的前提，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型收集、分類和存儲大氣環(huán)境監(jiān)測所需的大量數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)收集、分類和存儲數(shù)據(jù)信息以便于訪問，用戶可以快速而準(zhǔn)確地找到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)完成此類數(shù)據(jù)信息的收集和分類，不僅可以保證數(shù)據(jù)信息收集和分類的準(zhǔn)確性，還可以大大提高數(shù)據(jù)信息收集的效率。數(shù)據(jù)收集是大氣環(huán)境監(jiān)測和分析中最基本、最關(guān)鍵的步驟，如果以前的數(shù)據(jù)和信息收集不正確，則不可能進行后續(xù)的分析，并且獲得的結(jié)果不應(yīng)具有參考價值。因此，使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)收集數(shù)據(jù)可提高分析結(jié)果的可靠性。

2.3 加強對大氣環(huán)境治理的監(jiān)督

在當(dāng)今社會發(fā)展形勢下，地方政府需要加強基于空氣污染監(jiān)測的環(huán)境治理工作，并通過逐步完善預(yù)警系統(tǒng)的治理體系，不斷提高空氣污染控制效率。同時，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)可以快速有效地解決污染問題，從而將空氣污染對社會發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懡档阶畹汀４送猓O(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)還應(yīng)加強各種先進技術(shù)的應(yīng)用，在這些先進技術(shù)的基礎(chǔ)上更及時地發(fā)現(xiàn)污染物，并加強對有關(guān)事項的污染物監(jiān)管，通過國家法律法規(guī)從源頭有效控制大氣污染。大氣環(huán)境保護需要社會各界的參與，環(huán)境監(jiān)督部門需要與主要的技術(shù)支持部門分析收集有效的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)和信息都是分散的，為了分析這些分散的數(shù)據(jù)，環(huán)境監(jiān)管部門必須應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。

2.4 預(yù)測大氣環(huán)境數(shù)據(jù)

在應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來完成上述任務(wù)后，員工必須進行總結(jié)分析，并通過結(jié)合數(shù)據(jù)的相關(guān)性和變化的特征來獲得有效的預(yù)測。在新時代，集成編程并確保整個操作的合理性和標(biāo)準(zhǔn)化，不僅可以簡化數(shù)據(jù)還可以處理操作，大數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)可以提高數(shù)據(jù)效率，以實現(xiàn)準(zhǔn)確的預(yù)測目標(biāo)。

2.5 構(gòu)建空氣質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng)

使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，員工能夠更全面地了解大氣環(huán)境變化的本質(zhì)，通過對數(shù)據(jù)處理和收集后發(fā)布各種結(jié)構(gòu)并編寫相應(yīng)的記錄。為了提高系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)化性，在結(jié)果分析和預(yù)測工作完成后對這些信息進行測試，并根據(jù)比較結(jié)果對系統(tǒng)進行科學(xué)調(diào)整。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全面推廣背景下，主要網(wǎng)站已經(jīng)開始提供天氣預(yù)報相關(guān)的服務(wù)，并且由于該服務(wù)行業(yè)包括空氣環(huán)境，城市在推廣空氣質(zhì)量預(yù)警平臺的同時也需要相互合作。大型網(wǎng)站搭建了良好的溝通平臺，使相關(guān)人員可以有條不紊地執(zhí)行實際任務(wù)，而又不影響人們的日常生活。

2.6 大氣環(huán)境監(jiān)測中實施大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的要點

在大氣環(huán)境監(jiān)測中，使用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的主要工作是對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分類，然后選擇功能量，并通過數(shù)學(xué)分析來計算和分析功能量之間的聯(lián)系，最終達到解決問題的目的。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)之所以具有廣泛的應(yīng)用范圍是因為可以處理困難的非線性因素，并且在處理多種關(guān)系方面也非常有效，通過計算可以得到最終結(jié)果，但實際操作中應(yīng)注意一些問題。主要問題是：首先，由于初始數(shù)據(jù)的收集和分類的初始數(shù)據(jù)量大，因此獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，在獲取一些特征值時需要進行一些統(tǒng)計處理。其次，特征量的選擇。無論遇到各種問題情況如何復(fù)雜，一旦有了基本數(shù)據(jù)，通常就需要選擇一個特征量以提高準(zhǔn)確性。最后，使用數(shù)據(jù)工具。大多數(shù)功能量都有使用數(shù)據(jù)的要求，某些特殊情況需要使用特定數(shù)據(jù)工具的許多解決方案。同樣，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)需要大量的技能和計算處理的支持，因此，負責(zé)部門在特定任務(wù)中處理一系列數(shù)據(jù)必須確保其準(zhǔn)確性[3]。

3 結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境執(zhí)法和監(jiān)測中的合理科學(xué)應(yīng)用不僅可以實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測和治理的目標(biāo)和有效性，還可以為環(huán)境執(zhí)法和監(jiān)測過程中出現(xiàn)的污染問題制定解決方案。此外，有效利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以在結(jié)合生態(tài)環(huán)境污染客觀規(guī)律的同時合理預(yù)測生態(tài)污染問題，有效增強環(huán)境執(zhí)法和監(jiān)測的有效性。在應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)時，有必要加強與國家安全和隱私相關(guān)的數(shù)據(jù)的保護和科學(xué)管理，使大數(shù)據(jù)在我國環(huán)境法律的執(zhí)行和監(jiān)測中發(fā)揮最大作用。