【智慧城市網 企業(yè)關注】為落實《生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用試點工作方案》(環(huán)辦監(jiān)測函〔2022〕63號)要求，加強對試點工作的指導，生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用技術指導委員會辦公室組織業(yè)務專家圍繞智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用進行系列權威解讀。第五期由中國環(huán)境監(jiān)測總站監(jiān)測業(yè)務管理室倪永高級工程師介紹大數據技術在智慧監(jiān)測中的應用。
大數據技術有助于生態(tài)環(huán)境監(jiān)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(yè)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(yè)問題。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的重要基礎，是推進生態(tài)文明建設的重要支撐。加強生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是推動實現減污降碳協(xié)同增效的迫切需要，也是推進生態(tài)環(huán)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(yōu)勢，解決環(huán)境監(jiān)測數據獲取、環(huán)境質量分析、環(huán)境質量預測預報、環(huán)境污染成因解析、污染源執(zhí)法監(jiān)測、環(huán)境風險應急預警等業(yè)務情景下面臨的問題，對于保障生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據“真、準、全、快、新”，實現生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數字化轉型、讓我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網絡建設更加完善科學、生態(tài)環(huán)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(tài)環(huán)境監(jiān)測領域用到的關鍵技術
大數據技術與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的有機結合是發(fā)揮生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據應用效益、提高監(jiān)測監(jiān)管工作效率、推進環(huán)境監(jiān)測業(yè)務革新的重要途徑。與電力、水利、工信等其它行業(yè)相似，生態(tài)環(huán)境監(jiān)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(jiān)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(tǒng)、互聯(lián)網泛在等多種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測感知手段實現對各種環(huán)境監(jiān)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(guī)范化處理。生態(tài)環(huán)境監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)、云存儲、NoSQL等多種數據存儲技術支撐監(jiān)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(tài)環(huán)境監(jiān)測數據的整合、存儲和資源化過程，根據實際業(yè)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(yè)務應用實現提供統(tǒng)一數據服務的能力，實現業(yè)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(tǒng)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(huán)境質量、污染排放、監(jiān)控監(jiān)管、自然資源、社會經濟等數據進行深度挖掘分析，識別環(huán)境風險或污染排放異常行為，研究關聯(lián)關系及變化規(guī)律，提升監(jiān)控預警或環(huán)境質量預測預報水平，高效支撐管理決策，優(yōu)化環(huán)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(huán)境形勢分析研判、污染精細化管控、監(jiān)測信息公開等相關內容動態(tài)、直觀、生動、智能地呈現給決策者、管理者、業(yè)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(jiān)測中的應用場景
2021年，中國環(huán)境監(jiān)測總站結合新技術的發(fā)展和監(jiān)測業(yè)務需求，對大數據技術在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領域的應用進行了充分調研，當前監(jiān)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(lián)網，衛(wèi)星遙感，航空、無人機、無人船遙感等技術研究提升生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測、污染源監(jiān)測、突發(fā)事件應急監(jiān)測等情境下地面觀測、遙感監(jiān)測、互聯(lián)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(yōu)化自動監(jiān)測和手工監(jiān)測規(guī)范流程，輔助提升天地一體協(xié)同監(jiān)測感知能力，為環(huán)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(huán)境質量形勢分析、管控任務達標分析、污染源排放監(jiān)管、污染物追因溯源、工業(yè)園區(qū)污染物管控、生態(tài)環(huán)境質量會商、環(huán)境空氣質量精細化預報、大氣網格化監(jiān)測監(jiān)管、水環(huán)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(huán)境質量民意調查與輿情監(jiān)測分析等，通過加強數據關聯(lián)分析和智能化應用，讓監(jiān)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(tǒng)、生態(tài)環(huán)境綜合管理平臺、數據門戶網站、APP建設上，統(tǒng)籌實現生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據資源加工治理，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數據與基礎地理信息、水文、氣象、交通、能源、衛(wèi)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(jiān)測創(chuàng)新應用試點工作重點推進生態(tài)環(huán)境質量聯(lián)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(jiān)測發(fā)展的必然趨勢，智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用技術指導委員會將積極推進大數據技術在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領域的應用，在國-省-市不同層級探索積累先進經驗，創(chuàng)新大數據應用的政策環(huán)境、部門協(xié)同機制、應用實施能力和社會認同方式，促進物聯(lián)網、大數據、人工智能等新技術與環(huán)境監(jiān)測業(yè)務的深度融合，助力實現監(jiān)測感知高效化、分析關聯(lián)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。
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