環境監測數據庫妙用多多

鄭挺穎 崔悅

5月31日上午，生態環境部發布《2017中國生態環境狀況公報》。公報綜述生態環境保護工作，重點反映2017年大氣、淡水、海洋、土地、自然生態、聲、輻射、氣候變化與自然災害、基礎設施與能源狀況。那么，如此多的環境要素，背后的監測數據如何得來？又是如何利用這些數據進行評價？

7月5日上午，《環境與生活》雜志記者來到中國生態環境狀況公報的牽頭編寫單位——中國環境監測總站，采訪了環境質量綜合評價室主任何立環和她的同事。

中國環境監測總站綜合室承擔著牽頭撰寫《2017中國生態環境狀況公報》的工作。

何立環主任向《環境與生活》記者介紹：“《2017中國生態環境狀況公報》從2017年11月開始編寫，先編制寫作大綱，然后征求部內意見。2018年1月各有關部門向我們提供材料；3月，我們再召開專家研討會，到4月形成征求意見稿和送審稿。5月，生態環境部召開部長專題會審議通過后，5月31日正式對外公布。”

2017年的全國生態環境狀況如何？應該如何看待？

生態環境 數據說話

談起當前的生態環境現狀，綜合室業務主管林蘭鈺正高級工程師認為：“我覺得，人民群眾還是能切實感受到生態環境質量的積極變化的。總體來看，2017年，全國大氣和水環境質量進一步改善，土壤環境風險有所遏制，生態系統格局總體穩定，核與輻射安全有效保障。”

她接著解釋：“以下這組數據很能說明問題：全國338個地級及以上城市中，有99個城市環境空氣質量達標，占29.3%；平均優良天數比例為78.0%。PM2.5平均濃度比2016年下降6.5%，超標天數比例比2016年下降1.7個百分點；PM10平均濃度比2016年下降5.1%，超標天數比例比2016年下降2.3個百分點。全國地表水1940個水質斷面（點位）中，優良水質比例為67.9%，比2016年上升0.1個百分點；劣V類水質比例為8.3%，比2016年下降0.3個百分點。在2591個開展生態環境質量監測的縣域中，生態環境質量為優和良的縣域面積占國土面積的42.0%。”

內外網之間物理隔離

全面、準確、客觀、真實的生態環境監測數據，是《2017中國生態環境狀況公報》權威性的基礎。高質量的監測數據對了解生態環境質量、變化和分析生態環境問題至關重要。那么，怎樣保障監測數據的科學性？在監測數據采集、傳輸和管理等環節，又如何確保數據的安全性？

何立環主任介紹：“環境監測一般包括六大環節，從布點、采樣到實驗室分析，然后是數據處理和統計，質量評價和分析，并最終形成完整的要素類、專題類和綜合類的生態環境報告等信息產品。從生產數據到使用數據再到管理數據，總站有一整套全流程的質量保證和質量控制體系，各個環節的操作環環相扣。以大氣監測為例，既有自動監測站監測手段，又有手工監測手段，加之全程質控，能夠確保獲取到科學、真實、準確的監測數據。目前，總站有兩大業務平臺系統。一個是外網上的環境監測業務平臺，各地的環境監測人員用此平臺來向總站傳輸數據，非環境監測人員不可訪問。另外一個是內網的環境監測數據平臺，主要用于處理環境監測數據，開展評價和分析。為保證安全性，內外網之間是物理隔離的。外網現在基本采用VPN（VPN是‘虛擬專用網絡的簡稱，指的是在公共網絡上建立專用網絡，以保證數據的安全傳輸。）的數據傳輸模式。”

何立環還向《環境與生活》介紹，內網平臺是由多個業務子系統組成的，涉及氣、水、污染源、海洋、生態、噪聲、農村、土壤等各類要素，這些環境要素的監測數據都要入庫實施統籌管理。其中的大氣業務子系統能夠開展1436個國控監測站點的數據分析，還包括背景站和區域站的數據分析。

一網一庫一平臺多應用

現在，網絡安全問題頗受公眾關注。那么，不法分子會不會通過網絡，對總站的監測數據動手腳呢？

何主任笑著解釋，總站除了在環境監測環節的層層質控，在監測數據的發布與信息管理方面，更是毫不懈怠。她進一步介紹說：“總站采取‘一網一庫一平臺多應用的信息化體系架構，‘一網是指建設一個統一的數據傳輸網絡通道，以保證多種監測手段獲取的多種類、多源頭環境監測數據實時匯入總站；‘一庫是指建設一個高應用、高性能、高安全的數據倉庫，支持數據組織、數據查詢檢索，并幫助數據分析處理能力不斷優化。‘一平臺是指在平臺服務層面提供面向應用層的一套基礎服務，包括數據庫透明的統一數據讀寫服務、基礎地理信息系統服務、數據共享服務等，支撐數據在平臺層內實現互聯互通。統一的數據基礎服務能充分優化數據讀取性能，減少重復建設，提升數據安全管理水平。‘多應用是指在應用層面支持各業務室根據自身業務需求，開發定制相應業務系統，從而做到百花齊放，各類業務系統間低耦合、高內聚，應用信息流要經過平臺服務層。”

每年上傳數據上億條

綜合室倪永博士告訴《環境與生活》記者，每年的生態環境監測數據上傳量能夠達到上億條。一條數據是指一個監測站點的一次采樣記錄，涵蓋不同監測指標，包括手工填報類數據和網絡實時傳送的數據。

倪永博士還詳細介紹了全國生態環境監測數據庫結構的特點：“總站的空間數據庫集群，有高安全、高性能、高可用等諸多優勢，支持海量數據的高效存取、高安全訪問控制、綜合大數據管理和標準數據訪問等能力。同時，在數據庫內核層次構建了‘圖層一區域一要素的多層次空間安全訪問控制技術體系，支持空間自主訪問控制與強制訪問控制，支持空間內核級審計、空間數據加密處理等特性，有效避免敏感數據脫離服務器帶來的性能損失和安全威脅。”

未來要具備異地災備能力

數據庫是數據中心的基石，那么數據庫的安全如何保證？

倪永博士介紹，總站的數據庫建設經歷了從單節點到雙活（雙活容災即災備系統中使主備數據庫同時在線運行、支持查詢的技術），再到集群架構的過程，已經建立了一套數據安全備份機制。

那么，在安全問題上，未來將如何精益求精呢？倪博士透露了工作思路：“未來我們將從以下幾個方面發力，在存儲方面構建獨立、高性能和高可用的數據存儲系統，提供支持雙活的能力；在數據備份方面引入專業備份系統，定時備份數據；啟動異地備份能力建設，構建雙數據中心，爭取具備異地災備能力。在安全審計方面增強數據庫審計和管控能力。”

說清變化趨勢 服務上級決策

十多年來，全國的生態環境信息傳輸系統已由文字報表、郵寄軟盤，發展到今天的實時傳輸。時至今日，信息化建設在監測數據管理方面顯得尤為重要，如此龐大的環境監測數據庫，到底將如何使用？何主任與同事們向《環境與生活》記者詳述了數據庫的諸多妙用。

何主任說：“目前，生態環境質量監測數據主要涵蓋空氣、地表水、海洋、土壤、生態、噪聲、農村等業務領域。主要作用有三，一是服務于決策，給環保主管部門提供決策依據；二是推動數據在部委、高校、科研院所等機構共享開放，促進環境科學和監測技術研究水平提升；三是服務社會公眾，指導生活出行，提供健康指引等。”

她進一步解釋：“在支持決策方面，總站在全國環境監測數據的采集、傳輸、匯總過程中，做了大量質控工作，確保數據真、準、全，通過環境質量綜合分析與評價，編制監測要情、專題報告、綜合報告等，努力說清生態環境質量狀況及變化趨勢，說明污染源排放狀況，分析潛在的環境風險，為生態環境部指導環境監測，落實環境保護工作，實施生態文明建設提供技術支撐。”

數據共享 服務公眾

“在數據共享方面，總站進一步拓寬數據共享方式和共享范圍，先后為新華網、國家海洋局、國家氣象局、環保系統各單位、清華大學、北京大學、騰訊、墨跡風云等單位提供了各類環境監測數據。”何立環認為，多源數據間的融合、運用使得監測數據的利用效率提高，可以在不同領域發揮重要作用。

“在服務公眾方面，總站利用官網（www.cnemccn）、微信公眾號、‘空氣質量發布APP等不同渠道受權發布生態環境數據和信息，豐富的圖表讓民眾能夠直觀地感受到環境質量狀況。”說到這里，何立環還詳加說明，“例如，我們發布的空氣質量自動站實時數據，就涵蓋細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧的小時濃度值和空氣質量指數（AQI），我們還發布城市空氣質量日報，地表水水質白動站實時監測數據、地表水水質周報、海水浴場周報、噪聲月報等。不過，公眾可能不知道數據庫在這里面起了多大作用。”

總站信息化建設有力地推動了環境監測事業的發展，實現了環境監測數據的采集、傳輸、質控、存儲、管理、分析與評價過程的信息化、自動化和智能化，為數據的深入分析與挖掘，更科學地服務決策奠定了基礎，為接下來打好污染防治攻堅戰“三大戰役”貢獻力量。