基于大數據的環境監測與治理研究

懷化市會同生態環境監測站 劉盛名

一、大數據對環境監測與治理的意義

（一）環境大數據在環境公共治理中的意義

環境大數據的發展對解決現實環境問題具有重要的作用。利用大數據解決環境公共服務中的問題，可以提高環境治理的組織效率。政府一旦陷入低效陷阱，就會影響到整體管理效率。因此，對于環保相關部門來說，環境治理的影響是廣泛的，環境監測對整個環境和生態的健康發展意義重大，不能僅憑以往已有的治理經驗來判斷。建設城市水資源、特大城市水域和重污染區早期保護、加強城市公共環境綜合整治、重要水源保護區水質環境質量監測等環境大數據系統，確保水、空氣等環境要素的質量安全。

（二）建立環境大數據的核心思想

政府環保部門應用大數據，可以做出更準確的決策，有利于制定新的環保政策。因此，政府有必要利用數據分析來完善環境公共服務決策。通過理論價值分析，將公共管理理論、大數據技術的運用與環境監測預警相結合，為政府改善公共服務的創新提供理論和實踐支持，從而實現政府環境公共治理的創新。

大數據的實現工具是算法、分析和預測。定量決策是未來發展的需要。基于數據分析，實時判斷，預測發展趨勢也是新的管理方法的發展趨勢。大數據在環境公共治理中的應用，使其成為一種創新的行為方式。例如，現有的傳統數據處理方法都是基于能夠掌握的文本信息進行檢索。對于野外環境監測，需要采集土壤和水質的小樣本進行研究。在這個過程中，很多都是隨機的，研究的目的也不是很明確。

（三）環境大數據的來源

政府管理行為的數據來源廣泛，如環保、氣象、地震、海洋、測繪等相關部門的數據。加大環境大數據建設力度，在需要監測的區域或生態環境相對脆弱的區域建立公共環境監測站，收集環境監測數據。這些環境監測的數據來源包括控制空氣、水、污染物、重金屬、企業污水、生活污染物等的實時、周期性變化趨勢，然后對這些數據信息進行有效的數據采集、整理和分析，如空氣濕度、土壤酸度、土壤濕度、土壤含水量，以及二氧化硫和其他化學物質。在互聯網上，社會主體對環境的評論、信息發布、天氣預報、環境污染事件、突發公共環境事件的報道，這些只是環境大數據信息的一小部分。在環境緊急狀態下，天氣預報和環境事故的預測，以及對企業能源消耗的影響，這些因素也會影響到環境數據。根據一定時期內的區域或數據對這些信息進行讀取、過濾和抓取，形成我們所需要的環境數據信息。其實，這些也比較復雜。在政府和社會之間保持數據隱私和研究洞察力之間的適當平衡是必要的。

二、大數據應用于環境公共治理的主要影響因素

（一）數據信息的準確性

在數據環境信息采集階段，不排除監測點的環境信息不夠真實、準確。環境數據是有效控制污染的基礎，有效準確的數據是正確決策的重要保證。大數據應用于環境預警數據采集時，采集水平的差異也會導致數據質量的差異，在一定程度上影響數據分析的結果。由于外部因素的干擾，有幾個問題需要注意：防止一些企業利用機會主義，特別是一些企業在環保部門檢查時做一些表面工作蒙混過關，這也給環境監理工作帶來了諸多困難。在處理企業環境污染或環境突發事件時，因監管不力，或因調查對象弄虛作假，無法獲取真實數據。比如，在檢查化工廠時，化工廠會制定一套“對策”——把廠內清潔的車間和設備交給政府部門監控。因此，在長期監測過程中，政府部門有必要對監測數據進行定期檢查。

（二）數據信息有效性的判斷

從大數據的實時性可以看出，幾乎所有的數據流都是連續生成的，由于有效數據值密度低的特點，在這個過程中會出現這種情況。因此，我們在監控過程中要注意對數據進行必要的篩選，比如視頻或圖像信息，當沒有太多人來判斷我們的預測時，我們需要刪除一些不能產生價值的無效信息，需要挖掘這些海量的環境信息來找出有價值的部分。

三、基于大數據的環境治理保障條件

（一）政策法規的支持

在環境大數據治理政策制定上，我國提出建立生態環境數據開放目錄，制定環境開放規劃，明確數據開放和維護責任。同時強調，要優先推進大氣、水、土壤、海洋等生態環境質量監測數據的公開。從這些細則中，我們可以看到國家在數據公開方面的獨特理念，對規范數據公開起到了有效的作用。在北京市“十三五”規劃中，大數據應用在2020年更為詳細地展現，形成智能城市管理體系，逐步形成基于大數據的監測預警和決策支持服務管理體系，這是一次有意義的嘗試。優化全市便捷的基本公共服務，建設大數據和云技術相關基礎設施，將成為更多城市的不二選擇。除了北京、福建、深圳等地的統一規劃和政策支持外，不少地方政府還加大了基礎設施建設，建設了大數據分析預警平臺，加大了污染源自動控制的嘗試，鼓勵大數據信息化推向市場和第三方運營。

規范環境服務法律法規，以國家級治理為核心，在省區建立單節點環境法律制度，是環境公共服務大數據建設的有力保障。以新環境法實施為標志的我國環境保護立法和執法也取得了重大進展。但是，由于環境治理進入新的發展態勢，目前仍在制定或修訂大氣、水、土壤等具體安全法規，因此加強環境監測尤為重要，而環境監測部門可以將從環境監測收集的數據存儲到環境大數據系統中，這也可以作為區域企事業單位監督檢查的重要信息和證據來源。這種監督功能是相互作用的，既保留了有用的信息，又保證了信息處理過程的監督，對整個生態環境的大發展起到了有力的保障作用。相信隨著環境監管保護法律法規的完善，環保將深入人民群眾心中，迎來更好的發展。

（二）管理體制建設

過去沒有系統的數據處理平臺。2013年以來，大數據在公共服務管理中的應用在逐步探索中，到目前為止，環境大數據的系統化建設不斷加強。只有將大數據應用到互聯網上，完善的管理體系才能保證應用符合標準，為學術研究和經濟活動創造新的價值，保持社會發展的創新活力。現在，頂層設計也在強調要加強和完善管理體制。在國家層面，有必要建設大數據系統分析國家工程實驗室，將研究成果匯總成大數據搜索引擎或大數據分析平臺，進而更好地應用于智慧城市建設和良好的公共環境監測。大數據子系統國家工程實驗室的建設主要是實現四個共同目標，包括建設大數據分析的云基礎設施和建立技術標準。其中，建立大數據分析技術開放生態系統的目標，形成產學研結合的后續機制，也是環境大數據系統的分階段目標。

四、基于大數據的環境監測與預警系統建設

建立環境大數據系統的關鍵在于：一是將環境信息數據應用于整個監測過程的每一個環節，不可忽視風險防控；二是在項目研究之前建立預警機制，提前關注后續風險；三是提前做好準備，估計風險，快速響應環境預警系統。

通過集成，將這些分散的數據從各個系統中提取出來進行集成，建立基于云存儲的安全加密平臺，形成信息中心數據庫。利用云平臺的技術處理能力進行數據挖掘和分析，包括對數據的準確分析、處理意見和對未來形勢的判斷，加強對環境事件的全面了解。

環境云等環境大數據平臺包括對全國多個城市環境數據的實時監測，包括空氣質量（CPM2.5、PM10等），可觀測該市全天24小時的歷史氣象條件和過去十年的歷史氣象（平均氣溫和年降雨量、污染物排放量、地震條件等）。在系統中，我們可以在重點污染區域找到環保部門的高清視頻監控系統。

對于應急環境監測預警，基于大數據的實時處理將具有明顯的優勢，大數據的特點之一是實時監控和高效處理。因此，有必要對環境進行有效監測，對準確的信息進行分析和處理，重點對環境大數據監測系統中的數據進行綜合分析，從而實現實時準確的判斷。松島，韓國的智慧城市，是韓國建設的未來城市的典范。在城市規劃中，除了保護環境外，智能應用也被用來管理城市的突發事件。這一智能化應用與城市公共環境應急隊伍密切相關，還將對稅收管理和公共環境進行監控，并實施大規模流程協作。一旦城市環境發生緊急情況，比如建筑物發生火災，消防車的使用情況就會顯示出來：隊長可以參考系統自動提供的建議，決定最適合將消防車停在哪里，然后隊長可以遠程開啟消火栓，確認水壓自動上升到最佳需求值，然后根據消防車安裝屏幕上顯示的消防建筑內部結構地形圖，以及燃點，救援人員的位置，以及觀察到的安全的窗戶和出入口，找到被困人員的安全推薦路線和燃點。這是大數據技術在突發事件中的監測預警，也是數據系統分析具體情況后提出的最佳方案。

五、結論

基于以上討論，大數據在各個領域發揮著越來越重要的作用。政府應重視大數據在環境公共服務中的應用，提高經濟效益。其在管理上的創新應用主要體現在算法工具上，可以為環境公共服務提供強有力的支持，如信息采集、實時監測和預警決策，也可以促進政府決策和管理模式的改革。大數據監控是一個系統化的過程。對于環保部門來說，要充分利用大數據，從數據本身的特點出發，構建合理的應用模式，保證環保監測部門使用大數據的合理性。