生態環境大數據建設的思考

程春明，李蔚，宋旭

(環境保護部信息中心，北京 100029)

生態環境大數據建設的思考

程春明，李蔚*，宋旭

(環境保護部信息中心，北京 100029)

摘 要我國生態環境大數據建設前景廣闊，挑戰重重，在數據共享、數據開放、應用創新、技術落地等方面存在不同程度的困難。本文通過分析大數據的發展和特征，闡釋了生態環境大數據建設的重要性和緊迫性，梳理了開展生態環境大數據建設的難點及其產生原因，提出了當前形勢下開展生態環境大數據建設的思路和建議，包括樹立全局性的生態環境大數據發展觀，推動環保業務全流程數據管理，形成生態環境大數據的數據體系，以大數據為核心構建環境管理新業態、以創新精神做好大數據應用等。

關鍵詞環境治理；大數據；生態環境；數據共享；數據開放

2015年，黨中央、國務院高度重視我國大數據的發展和應用，將大數據確定為國家發展戰略。《促進大數據發展行動綱要》（以下簡稱《綱要》）設定了大數據未來5～10年的發展目標和主要任務。《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》（以下簡稱“十三五”規劃建議）提出要“拓展網絡經濟空間”，“實施國家大數據戰略，推進數據資源開放共享”，為“十三五”大數據的發展指明了方向。

今年7月，環保部成立了以陳吉寧部長為組長的生態環境大數據建設領導小組，全面推動落實黨中央、國務院關于大數據發展的新部署、新要求，把生態環境大數據建設作為推動生態文明體制改革的重要手段和保障措施，推動生態環境保護工作向協調、統一、高效的管理方式轉型，將“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念貫穿于環保工作和大數據建設的全過程。

1 對大數據的認知

從2008年《自然》雜志刊登大數據專題、2012年美國奧巴馬政府發布《大數據研究和發展計劃》，到我國《綱要》的發布，大數據已經成為全球關注的焦點之一。但是，大數據尚未有統一的定義，隨著大數據相關技術和應用的不斷更新和發展，其概念也在不斷完善發展。

《綱要》認為，“大數據是以容量大、類型多、存取速度快、應用價值高為主要特征的數據集合，正快速發展為對數量巨大、來源分散、格式多樣的數據進行采集、存儲和關聯分析，從中發現新知識、創造新價值、提升新能力的新一代信息技術和服務業態。”

業界普遍認為大數據具有4V特性，即海量的數據規模（Volume）、快速的數據流動（Velocity）、多樣的數據類型（Variety）和巨大的數據價值（Value），這也成為判斷數據集是否構成大數據的基本指標。

在信息技術快速發展的二十幾年時間里，企業、政府、社會通過各種信息手段沉淀了大量數據。過去，傳統的業務數據一般在GB、TB規模以內，且類型單一，還構不成大數據。而隨著物聯網、移動互聯等技術的出現和發展，將物與物、物與人、人與人通過各種方式聯結到一起，使數據呈爆炸式增長，數據來源多樣，數據結構多維，數據更新實時，才逐漸具備了形成大數據的條件。

大數據是一種全新的方法論。傳統業務數據是通過抽樣方式獲取，以結構性數據為主，利用統計學方法分析，以統計學計算結果進行規律分析，從而描述事件的特征和性質，更多地強調抽樣的合理性、計算的精確性、分析的科學性，以少量數據描述事件。而大數據方法則是以問題為導向，通過尋找事物之間的相關性，利用相關數據形成對于事物的全景式描述，更多地強調數據的大樣本、多結構、實時性，以數據關聯和數據趨勢全方位描述事件。與傳統數據強調精確性和因果關系不同，大數據能夠包容數據的誤差和模糊，更強調數據的混雜性和相關性。當然，大數據的出現并不意味著要取代傳統業務數據，傳統業務數據是大數據的重要數據來源，大數據方法能夠挖掘提升傳統業務數據的價值。

綜上，大數據為人類認識世界和改造世界提供了新視野、增加了新方法，利用大數據發展新機制、形成新業態、產生新價值是時代發展的必然趨勢。

2 開展生態環境大數據建設的意義

2.1 環保工作面對新趨勢的必然選擇

我們處于從傳統社會走向全面信息社會的大變革時代，大數據作為這個大變革時代的標志之一，是信息領域的重大技術創新，是網絡經濟和共享經濟發展的重要支撐力量，已經引發了社會經濟領域的深刻變革。趨勢已經來臨，并且勢不可擋。面對新趨勢，黨中央國務院已經開始全面布局，由融合共識到協同行動，體現了國家層面對發展新趨勢的銳度、力度和高度。環保工作必須主動迎接趨勢，積極把握趨勢，推進生態環境大數據建設是我們順勢而為的必然選擇。

2.2 “十三五”加大環境治理力度的重要抓手

“十三五”規劃建議明確提出加大環境治理力度的要求，把改善生態環境作為全面建成小康社會決勝階段的重點任務。大數據是推動環境治理能力現代化，提升環境治理能力，加大環境治理力度的重要抓手。一方面，大數據促進提高環境治理的組織效率。通過數據開放、共享，推動形成環保大數據，能夠促進各個業務部門之間的協同，有利于把原有的各自為政的環境管理手段整合起來形成合力。另一方面，大數據促進提高環境治理的業務水平。通過對環保大數據的分析和應用，能夠揭示數據之間的關聯，提高生態環境治理的精準性和有效性。在推動實施包括三大污染防治行動計劃、多污染物綜合防治和環境治理、工業污染源全面達標排放計劃等一批重大環保行動和工程中，通過大數據能夠更好地了解現狀、掌握進度、發現問題、推動落實。

2.3 環境管理改革和創新的推動力目前我國的環境管理面臨著諸多問題，迫切需要形成一套“說得清、管得住、用得好”的環境管理體制、機制和制度，促進各個環境業務部門之間的協同，提升環保部門的公眾意識、服務意識和協作意識。大數據建設是重構環境管理制度、推進環境管理改革的重要推動力。大數據要求對環境管理中看似毫無關聯的信息，碎片化的信息，整合起來，以問題為導向進行大數據應用。這就需要打破條塊職能分割，從體制機制上促進數據的開放與共享，逐步形成與大數據建設相適應的開放性環境管理生態、柔性環境管理組織、系統性環境管理制度。推動環保工作“用數據說話，用數據管理，用數據決策，用數據服務”，避免盲目決策和“拍腦袋”決策，約束環境行政行為的自由裁量權，為環境執法提供更多的依據和保障，為以排污許可制度整合銜接現行各項管理制度提供支撐，實現環境行政審批的“一站式”服務，重塑以環境質量改善為核心的環境管理制度。

2.4 帶動環境信息化發展的重大契機

信息化是十八大提出的“五化同步”的重要組成部分。信息化發展主要可以劃分為三個階段：業務信息化、系統信息化、全局信息化。業務信息化主要著眼于業務支撐，實現業務電子化，突出技術性；系統信息化著眼于業務協調，實現業務整合，突出系統性；全局信息化著眼于業務發展，實現業務戰略性推進，突出全局性。我國的環境信息化經過近20年的發展，依然處于業務信息化的信息化初級發展階段，成為制約環保工作效率和質量提升的短板。大數據是數據整合基礎上立足全局的創新性應用，是信息化的重要應用組成，借國家和部里大力推進大數據建設的契機，能夠帶動環境信息化躍遷式發展，打破多年來制約環境信息化提升的瓶頸。以大數據高端應用為目標，打通業務需求，立足環保全局，促進形成“底層相通、頂層靈活”的全局信息化發展模式。通過信息化的跨越式發展，促進實現“數據集約化、交互平臺化、需求個性化”，推動大數據發展。最終，使大數據建設與環境信息化發展形成良好的促進與互動，不斷提高環境管理的系統化、科學化、信息化水平。

3 我國生態環境大數據建設面臨的挑戰

我國生態環境大數據建設剛剛起步，還面臨著諸多困難，現有的觀念認識、管理制度、體制機制、技術水平等因素都在一定程度上制約了大數據的發展與建設，主要體現在以下方面：

3.1 缺乏數據共享機制

我國的環境信息化建設經過“十五”、“十一五”，特別是“十二五”時期的快速發展，建成了大量縱橫相連的環保業務系統，但由于各系統間的業務數據標準格式、技術路線不統一，導致現實中出現了不同程度的數據割據，形成了“數據煙囪”和“數據孤島”。數據難以共享一直是制約信息化發展的突出問題。沒有數據共享，不能實現數據“在一起”，就不能形成大數據，因此，數據共享是開展生態環境大數據建設的前提和基礎。

一方面，在主觀上由于很多數據產生部門存在“數據保護主義”，擔心數據共享后會對本部門的地位、利益、甚至聲譽等造成影響，阻礙了數據共享的進程。另一方面，受現有環境管理體制機制影響，各省市縣環保部門普遍存在不愿意向上級共享本轄區生態環境數據的情況。數據的權力化和利益化導致了數據共享困難，在環保系統內部出現了數據“割據”的格局。

同樣的問題也出現在與外部門的數據共享上。環保部目前僅局限于個別司局或下屬單位與某個部委的部分數據交換，而且很多數據僅限于一次性交換，缺少長期共享、合作的機制，例如自然保護區、全國河流等環境監管工作所需的很多基礎數據都還較為缺乏。

生態環境大數據的形成需要把環保系統內部數據，氣象、水利、國土、農業、林業、交通、社會經濟等其他部門的數據，以及企業、個人等產生的社會數據等，多層次、來源、結構的數據整合在一起，因此，數據共享機制的建立迫在眉睫。

3.2 數據開放存在掣肘

數據開放難的原因主要還是在于政府部門對待環境信息和數據的心態。目前我們的業務部門還沒有形成一種開放的行政思維方式，在聽取公眾意見、處理公眾投訴、與公眾訴求互動等方面還處于初級階段，主要以“防御”心態為主，把數據作為一種行政資源來占有，對公開后造成的結果有所顧忌，不愿公開、不敢公開。而現代化的政府治理體系必然是一個政民互動的開放系統。數據公開是大勢所趨，“早公開、早主動，晚公開、易被動”，這點在我國的行政實踐中有很多經驗和教訓。

此外，生態環境數據是關系國計民生和國家安全的重要資源，開放什么、怎么開放等問題非常關鍵。開放的前提必須是安全。而目前國內關于這方面的法律法規、標準基準、制度體制還很不完備，也在客觀上制約了環境數據開放的步伐。

3.3 應用創新活力不足

在信息社會，數據是像“石油”一樣的資源。數據本身和數據的流動，都會產生巨大的價值。大數據就是對于數據價值的挖掘和應用，沒有應用，數據永遠只是數據而已。如果說開放、共享是生態環境大數據建設的出發點，那應用就是生態環境大數據建設的落腳點。如何促進大數據在生態環境領域的應用創新，使大數據真正成為提高環境治理能力現代化的有力手段，是我們今后需要長期探索的課題。

對于大數據的應用可以分為一般性利用和創新性利用。創新性應用是大數據價值的核心體現，能夠放大數據效能，往往能夠取得意想不到的收益。目前，生態環境大數據的創新性應用還很少，創新活力不足，創新環境缺乏，創新主體不明確，創新動力不夠，大數據的威力還遠遠未能發揮出來，政府運用生態環境大數據的能力還很初級，沒有形成成熟的生態環境大數據產業。生態環境大數據創新性應用應該成為個性化滿足環境領域相關主體差異化需求的重要手段。

3.4 技術落地還需“搭梯”

從基礎架構講，以虛擬化為特征的云中心和具備高效調度管理功能的云平臺，能夠解決傳統信息技術架構擴展性和容錯性差、資源利用率低等瓶頸，應該成為未來生態環境大數據建設的物理基礎架構。但目前大數據和云平臺相關技術的發展水平、實現成本、實施條件等方面還存在一些問題，技術落地還需“搭梯”。應該從鼓勵技術創新、管理制度配套、人員能力提升等多方面為環保大數據建設創造技術條件。

按新準則規定，企業將某項以攤余成本計量的金融資產重分類為以公允價值計量且其變動計入當期損益的金融資產的，應當按照該資產在重分類日的公允價值進行計量。原賬面價值與公允價值之間的差額計入當期損益 （“公允價值變動損益”賬戶）；而如果企業將該項以攤余成本計量的金融資產重分類為以公允價值計量且其變動計入其他綜合收益的金融資產的，應當按照該金融資產在重分類日的公允價值進行計量。原賬面價值與公允價值之間的差額計入“其他綜合收益”賬戶，在該金融資產終止確認時轉出，計入當期損益。該金融資產重分類不影響其實際利率和預期信用損失的計量。

例如，目前云計算技術普遍僅在IaaS層實現硬件資源調配，在市場上少見PaaS和SaaS層的成熟產品和解決方案。在數據采集方面，由于與傳統的從業務系統產生數據不同，生態環境大數據還來源于物聯網傳感器、網絡定位、視頻影像，以及互聯網上的文本、圖片等信息，如何將這些多源異構數據轉換成合適的格式和類型，并將這些數據應用于環境決策和監管，還在探討之中。在數據存儲方面，SQL數據庫已不適合用于大規模非結構化數據的存儲和處理，大數據所需要配套的分布式數據庫則要求相關政府服務部門人員進行技術學習和技能更新。建模分析是大數據的核心技術，如何使用新一代的機器學習、人工智能等模型、技術實現應用創新、為不同對象提供個性化服務，也是生態環境大數據建設需要考慮的技術關鍵點。

4 加快生態環境大數據建設的建議

生態環境大數據建設是一項創新性工程，對推進環境治理體系和治理能力現代化將發揮積極的促進作用，需要系統設計，統籌規劃，全面布局。

4.1 樹立全局性生態環保大數據發展觀

形成和構建生態環境大數據需要數據的開放和共享，需要各個環保部門切實打破割據，實現數據“在一起”，這是大數據建設的前提與基礎。而實現數據開放和共享首先應該具有開放和共享的心態和認識，現在的數據“割據”現狀與各個部門及主要領導思想意識上的偏差是緊密相關的。思想決定行為，不從思想上破除部門利益的狹隘視野，樹立全局性的生態環境發展觀，就難以以“開放、共享”為精神推進生態環境大數據工作。因此，我們必須“更新觀念，立足全局，打破割據，戰略籌劃”，用全局性的戰略眼光來謀劃整個生態環境大數據建設。

我們過去的信息化發展基本都是著眼于各個業務部門各自的業務需求，“管什么、想什么、干什么”，數據多頭采集、相互矛盾的現象普遍，難以從環保工作全局層面支撐決策和管理。很多環境問題還處于現狀不清、底數不明、原因不詳的困局之中，環保部門在回應重大環境污染事件和解決人民關切的環境問題方面容易陷入被動。因此，要以生態環境大數據建設為契機，立足部黨組需求，樹立環保工作的大局觀和整體觀，把各個環境管理手段整合起來，形成合力。

4.2 推動環保業務全流程數據管理

按照“接辦分離、業務留痕、強化監管、明確責任”的總體思路推動環保業務全流程數據管理。改變目前環保內網的職責定位，由單純的文件電子流轉手段，轉變為整個行政業務流程的監管手段，把所有業務流程電子化，整個行政過程透明化。建設環保業務行政大廳，將行政大廳作為環保部面向業務對象的統一辦理窗口，實現“一窗口”對外、“一站式”服務，再按照不同業務內容把數據通過內網分配到各個業務部門處理，用數據進行業務監管、風險控制，簡化行政審批程序和流程，提高環境管理效能，提升政務公開水平，把環境政務數據和環境業務數據協同起來共同為環境管理服務。

全流程的業務數據是生態環境大數據的重要數據來源和組成部分。環境政務數據與傳統的環境業務數據相結合，有利于形成業務流程中的大數據，可以通過大數據提升環境業務的行政效率，防止環境行政的人為干預，動態掌握環境行政過程，促進具體行政過程與相關業務管理的更好銜接。

4.3 形成生態環境大數據的數據體系

通過部內、部際數據整合，社會、企業數據抓取，形成廣樣本、多結構、大規模、實時性的數據體系，使得數據的特征關聯和創新應用成為可能，并不斷豐富數據采集主體，創新數據采集手段。在部內數據整合中，形成“一個司管理數據，其他司使用數據”的分工協作采集機制，對一個監管對象不重復采集數據，建立協調數據采集內容的工作機制。通過集中數據管理，提高部內數據的整合程度，提高環保工作效率，提升公眾滿意度。重視對社會公眾相關數據的采集和整合，例如公眾環境舉報數據、社交媒體上的相關數據等。生態環境大數據的數據來源絕不僅僅局限于環保業務數據，而是更大范圍、更多層次、更多結構的相關數據集合。

為了形成大數據要求的數據體系，一方面，要豐富現有的點位監測數據，全面設點，全國聯網。按照《生態環境監測網絡建設方案》的要求，全面設立生態環境監測點，使得環境質量、重點污染源、生態狀況監測基本全覆蓋。根據“十三五”規劃建議，“十三五”階段要形成全國統一的實時在線環境監控體系。監測、監控數據的豐富和完善必將為生態環境大數據提供重要的數據支撐。另一方面，積極推進生態環境保護信息化工程，建立起部委間的數據交換共享機制。要不斷創新數據采集手段，擴展數據獲取渠道，借助互聯網、物聯網、小型傳感設備、可穿戴設備等多種方式，獲取相關數據，作為政府傳統環境數據的補充。

4.4 以大數據為核心構建環境管理新業態

生態環境大數據建設的順利進行必須有環境管理體制機制上的支撐，形成與大數據相適應的良好管理生態，實現信息化系統的統一建設、應用系統和基礎設施的統一運維、數據的集成管理。

按照今年環保部發布的《環境信息化建設項目管理辦法》的要求，切實整合現有的環境信息系統，對新建的信息系統做好統籌立項，逐步改變環保信息系統職責交叉、標準不一、共享困難等現狀，做好信息化和大數據相關規范和標準的建設。通過制度規范，明確各業務部門在數據采集、使用、公開等方面的職能、關系和任務，明確數據方面的考核任務，形成促進數據共享、開放的體制機制。最終要形成支撐一線環保業務工作的環保云業務服務體系，成為“不下班”的數據保障系統，用數據打通排污許可、環境影響評價、污染物排放標準、總量控制、排污交易、排污收費、環境應急、督查執行等各管理環節，用數據支撐業務，用數據整合管理，形成以大數據為核心的環境管理新業態。

4.5 以創新精神做好大數據應用

應用是大數據的靈魂。大數據為個性化地滿足不同主體的差異化需求提供了可能。十三五規劃建議指出，“要以提高環境質量為核心，實行最嚴格的環境保護制度，形成政府、企業、社會共治的環境治理體系”。生態環境大數據建設應該與多元共治環境治理體系相協調，為提高環境質量服務。一方面，大數據應用要抓住不同主體、不同業務、不同地域之間的需求差別，具體來說主要有以下三個層面：一是按照不同的環境問題進行大數據創新應用，如黑臭水體治理問題、未批先建問題、霧霾預測預警等。二是按照不同的環境業務進行大數據創新應用。按照陳吉寧部長要求，從監測、環評、政府網站三個環境業務領域入手開展大數據應用工作。三是按照不同地域的環境工作特點進行大數據應用，突出地域特色，著力解決當地最突出的環境問題。

另一方面，大數據應用的創新主體要多元化。政府、企業、社會都是大數據應用的創新主體，應該通過多種方式積極引導社會力量參與大數據應用創新工作，在環境管理業務創新和社會應用創新兩方面同時發力，形成“政府主導，多方參與，激發創新，共筑合力”的生態環境大數據創新應用格局。要激發生態環境大數據領域“大眾創業、萬眾創新”的活力，積極培育環境大數據相關產業，推動形成環境大數據知識信息庫。

5 結語

生態環境大數據建設，就是要以環境質量改善為核心，以大數據應用為手段，通過整合環保系統基礎數據和IT基礎設施，推動部內、部際、社會、企業等多個層面的環境數據共享和開放，在“十三五”階段著力建設形成“一個機制、兩套體系、三個平臺”，即生態環境大數據管理工作機制，組織保障和標準規范體系、統一運維和信息安全體系，以及大數據環保云平臺、大數據管理平臺和大數據應用平臺。其目標就是要實現環境管理工作的全過程監管，提升環境管理工作的系統化、科學化、信息化水平，用數據決策、用數據監管、用數據服務。

參考文獻

[1] 魏斌，黃明祥.新形勢下環境信息化發展展望[J].中國環境管理，2015（1）：14-17.

[2] 何增科.政府治理現代化與政府治理改革[J].行政科學論壇，2014，（2），1-13.

[3] 武文莉，唐曉迪.推進政府治理能力現代化研究[J].行政與法，2014，（9），9-12.

[4] 劉葉婷，唐斯斯.大數據對政府治理的影響及挑戰[J].電子政務，2014，（6）：20-29.

Thinking on the Big Data Construction for Ecological Environment

Cheng Chunming, Li Wei*, Song Xu
（Information Center, Ministry of Environmental Proctection, Beijing 100029）

Abstract:Big data construction for ecological environment in China have a bright prospect, but also facing with tough challenges. There are different diffi culties existing in data sharing, data opening, application innovations and technology implementation, et al. Through analyzing the basic feature of big data, this paper clarifi ed the importance and urgency of big data construction for ecological environment, sorted out its implementation diffi culties and reasons. Then the ideas and suggestions for how to develop ecological environment big data constructionunder the current situation were proposed. Including setting up an overall outlook on development for ecological environment big data, promoting whole process data management in environmental business, form-ing data system, and building the new normal of environmental management on the core of big data, promoting the big data application in the spirit of innovation.

Keywords:environmental governance; big data; ecological environment; data sharing; data opening

中圖分類號：X32

文獻標識碼：A

文章編號：1674-6252（2015）06-0009-05

作者簡介：程春明（1960— ），男，研究員，環境保護部信息中心

*責任作者： 李蔚（1975— ），女，高級工程師，環境保護部信息主任。中心應用室主任。