環保大數據及其在環境污染防治管理創新中的應用

傅冰

【摘? 要】隨著生態環境的污染越來越嚴重，我國對環境污染防治管理工作也越來越重視。在環境污染防治管理中應用環保大數據，能夠使環境污染防治管理工作擁有更高的質量和效率，建立高效、完善的環境污染防治管理體系，從而全方位地檢測與管理環境污染。基于此，論文在分析大數據技術以及在環境污染防治管理創新中應用環保大數據的要點的基礎上，對環境污染管理創新中應用環保大數據的優化策略進行探討。

【Abstract】As the pollution of ecological environment becomes more and more serious， China attaches more and more importance to the management of environmental pollution prevention and control. The application of environmental protection big data in the management of environmental pollution prevention and control can make the management of environmental pollution prevention and control have higher quality and efficiency， and establish an efficient and perfect management system of environmental pollution prevention and control， so as to comprehensively detect and manage environmental pollution. Based on this， on the basis of analyzing big data technology and the key points of applying environmental protection big data in management and innovation of environmental pollution prevention and control， this paper discusses the optimization strategy of applying environmental protection big data in management and innovation of environmental pollution.

【關鍵詞】環境污染防治管理;環保大數據;創新

【Keywords】management of environmental pollution prevention and control; environmental protection big data; innovation

【中圖分類號】X505? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）10-0149-03

1 引言

現階段，科技化、信息化快速推進，人們已經進入大數據時代，世界逐步完成從信息時代到大數據時代的轉變，對大數據進行充分有效的利用，成為很多領域和行業創新發展的方向，環境污染防治管理等產業也同樣如此。我們所生活的時代，面臨著各種不同程度的污染，如水污染、大氣污染等，更加深入地探討與分析環保大數據在環境污染防治管理創新中的應用，能夠發揮非常重要的作用。

2 大數據技術相關概述

2.1 大數據研究現狀

數據量大、結構復雜致使分析、搜索、儲存、提取、共享的難度較大，所以需要分析以及應用大數據技術。現階段大數據的研究依舊處于初期階段，仍然需要大量的研究工作解決數據展示、數據分析、數據儲存等問題[1]。大多情況下，商業使用的產品都是以Hadoop為前提來進行功能擴展，或者進行與Hadoop的數據接口。

2.2 大數據技術的組成

大數據需要多種技術的配合，文件系統提供儲存功能，數據庫系統有數據查詢、管理等能力，最終結合數據分析技術獲取想要得到的信息。大數據處理包括數據的采集與預處理、解釋與分析以及儲存等。

①數據采集與預處理。大數據擁有多樣化的數據源，包括視頻、文本、圖片、數據庫、網頁等各種非結構化、半結構化以及結構化的數據。大數據處理的第一步是在數據源處完成數據的獲取并開展預處理操作，從而以高質量的統一的數據集支持后續流程。因為大數據擁有多元化的來源，導致描述模式可能不同，甚至有對立情況出現。

②數據分析。在應用大數據的過程中，數據分析屬于核心流程。按照層次可分為計算架構、索引與查詢以及數據處理和分析。以計算架構來講，在現階段的大數據集計算框架和模型中MapReduce的應用最為廣泛[2]。很多科研人員深入地研究了MapReduce框架下的實時處理。從索引與查詢方面來講，因為大數據中有大量的半結構化和非結構化的數據存在，在一定程度上限制了常規關系型數據庫的索引與查詢功能，而越來越重視NoSQL類數據庫技術。從數據處理與分析來講，主要包含數據挖掘與語義分析等技術。因為在大數據環境中擁有非常多樣化的技術，所以在進行數據的語義分析時，就較難統一術語完成信息挖掘。

③數據解釋。數據解釋的目的是幫助用戶更好地使用數據分析結果，包括的關鍵技術為人機交互和可視化。現階段已經存在部分研究大規模數據可視化的實驗，利用顯示墻、維度降解、數據投影等方法，對顯示大規模數據的問題進行解決。

3 環保大數據在環境污染防治管理中的價值

大數據受到了現階段各個行業發展的廣泛關注，而環保大數據為環境污染的防治管理提供了有力的依據。首先，環保大數據能夠對生態環境預警能力實現提升。通過對環保大數據的獲取和分析，能夠預知生態環境的發展狀況，這能夠便于對生態環境的變化和自然災害等情況提出應急預警。其次，通過環保大數據能夠實現對環境保護決策水平的提升。傳統環境保護的決策制定缺乏對相關數據的應用，而通過環保大數據的收集、整理和分析，就能夠得到環保狀況和發展的數據成果，進而對環境污染防治的科學決策提供依據。最后，通過環保大數據為民眾提供更好的環境相關服務。民眾對環境情況的了解主要是以環保部門以及和環保有關企業所公布的相關數據為來源，而借助大數據能夠將相關數據向民眾廣泛推廣和共享，還能夠對民眾提供環境監管的平臺，此時民眾也能夠參與到環境污染的防治中。

4 在環境污染防治管理創新中應用環保大數據的要點

4.1 開放性

在創新應用環保大數據的過程中，能夠展現出一種更加創新的思維和開放的態度，想要使大數據的價值得到切實體現，就需要使思想變得更加開放，在充分認可與接納大數據的基礎上，對其實際應用進行深入研究。例如，在防治大氣環境污染的過程中，在加大對大氣污染的檢測力度時，也應該有針對性地向全社會人們展示相關的檢測數據，加強人們對環境污染的了解。另外，應該在環保的領域范圍內引入更多切實有效的數據[3]。因此，從這個角度來講，相關的部門應該有針對性地完成公共空氣質量平臺的建立，并且完成與之相符的全新管理機制的構建，從而對個人以及企業進行有效的鼓勵和引導，促進環保監測網絡不斷擴充，這樣能夠有效地避免官方監測存在的弊端。

4.2 共享性

在環境污染防治管理創新中應用環保大數據，也需要有效地利用其資源共享性的特征，能夠進一步激發創新活力。污染防治管理工作不是單獨的部門和區域能夠完成的，尤其是大氣污染的防治，擁有更為明顯的區域復合性特征，這些條件對大數據的共享提出了更高的要求，而大數據資源的優勢主要體現在能夠在保持較低成本的同時，對同一個數據進行使用和共享，并且不會降低數據擁有者所掌握的價值。在大數據時代，數據是非常寶貴的資源，并且在不斷進行使用的同時，能夠促進更多的價值產生，在網絡化和信息化技術的共同作用下，能夠進一步強化數據共享的作用，能夠創造出更多的經濟價值和社會價值。通過數據共享，人們能夠更加深入地了解大部分的環保數據，這樣能夠使過去環保數據開放但需要極大獲取成本的問題得到解決。

4.3 融合特性

在環境污染防治管理創新中應用環保大數據，應該對數據融合進行有效運用來使創新價值得到有效提升。從根本上來講，大數據并不等同于大量的數據，其根本是各種數據之間存在的融合性和關聯性，在融合的過程中促進全新價值產生，從而有效地支持相關的科學研究和論證[4]。以空氣質量預報預警舉例，就要完成地面氣象觀測數據、氣象背景場數據、衛星數據、空氣質量實測數據、交通數據等多種數據的有效結合，在這個過程中需要借助相應的統計模型和數據模型，有機地融合這些數據，真正地實現合力，這樣才能使預報更加準確。所以，想要保證環保大數據的價值得到充分發揮，需要促進它們進行有效充分的融合，才能取得比它們簡單疊加更大的效果，最終使環境污染防治管理的效果更加深遠。

4.4 標準特性

環境污染本身屬跨行業的一種大數據業務應用，其包含多類型、多方面業務。而標準規范若得不到有效統一，就會導致系統和系統之間無法準確配合，導致系統之間研究無法“對話”，及時開展了“對話”，但是投入的成本過高，如需開發較多的轉換接口等，實際并不方便。新時期我國環保部門對環境污染開展了一系列的管理優化，當下存在多個業務標準及規范內容，如《環境空氣質量監測規范（試行）》《環境空氣質量預報預警方法技術指南》《大氣顆粒物來源解析技術指南》等，為環境污染的治理開展打下堅實基礎。但是，在環保數據的標準化方面存在一系列問題，標準化的數據構建面臨多種挑戰。例如，目前環保業務應用數據類型較多，應用類型達到幾十種，且各項數據由不同的數據生產部門或者組織管理部門產出，其對應的數據標準、參考體系各不相同，導致最終管理受到一定限制，也為數據的綜合應用、大數據構成造成多方面的挑戰。各項標準在相應部門中起到了積極的促進作用，但是在宏觀方面，數據劃分方式各異，尺度不統一，編碼隨意，導致數據整合及共享難度較大。要實現數據真實的關聯，對多源異構環境大數據一體化組織，就需要對數據模型進行統一，構建統一的數據標準。

5 環境污染管理創新中應用環保大數據的優化策略

5.1 建立和完善物聯網高密度環境監測體系

隨著我國經濟水平的不斷提升，城市建設進程越來越快，在很大程度上改變了城市中的人口分布情況，原有的城市環境監測點已經無法使城市環境污染監測要求得到有效滿足，也無法全面地反映城市環境監測質量。所以需要以物聯網為前提，完成全方位、高密度環境監測網絡的建立，其中需要具備流動監測站、固定監測站以及在線監測系統等，才能全方位、全天候地監測環境質量，使環境監測數據擁有更好的準確性，提升應對環境污染的能力，使環境污染預警的及時性得到增強。需要全面地分析環境監測的應用需求，有效地融合物聯網的智能化、傳遞性、感知性等相關特征，可以使物聯網發揮更強的公共性能和應用效果，有效地融合與處理不同監測點、監測設備收集的海量數據，更加有效地管控各個監測設備[5]。在物聯網大數據環境監測體系中，能夠有效地監測水質、氣象、污染源、大氣等多種環境數據，并與綜合數據相結合，提升污染防治管理創新水平。

5.2 建立環保大數據共享平臺

通過完成更多環境監測設備的設置，需要有效地管理海量的數據與變化，因此也需要更強的數據存儲能力的配合，應該以優化與完善傳統關系數據庫為前提，應該以時間范圍進行劃分應用分片技術。但是因為數據量非常龐大，可能有數據加載較慢、存儲空間不足以及數據報表載入速度較慢等問題出現，從而影響系統正常運行。為使環境污染防治管理創新的效果得到進一步增強，相關人員可以通過利用Spark和Hadoop技術完成環保大數據的分布式處理，構建環保數據處理平臺，使各項數據擁有更強的處理效果，能夠使應用、存儲、管理數據的能力得到有效提升。利用環保大數據處理平臺還能有效地管理原有的業務邏輯相關數據，從而大幅度地提升應用環保大數據的效果。為使傳統系統中數據應用存在的問題得到有效解決，可以通過建立環保大數據共享平臺對數據的共享、服務與維護管理功能進行增強，可以高效地處理和整合環保相關的信息數據，完成相關信息的有效共享。另外，還需要建立完善的數據維護管理與運行機制，使數據擁有更高的質量，有效地分類與管理原有數據，提升數據應用的拓展性和靈活性。

5.3 結合數值模型與認知計算實現環境污染的科學防治

近年來，我國出現了越來越嚴重的環境污染問題，各種污染物嚴重地損害了人們的身體健康。對于環境污染防治管理創新，需要保證模型的正確使用。為更加準確、及時地進行環境污染防治，可以對數值模型的過程分析技術進行利用，從而模擬與計算重污染的生成過程與污染物的演變規律以及分布狀態，可以對污染物的根源、密度、發展方向以及趨勢進行明確[6]。一方面，以污染物的污染源區域和種類差異為基礎，強化污染源的各種效果。模型可以有效地融合分布區域與種類，從而更加系統、準確地分析污染受體。另一方面，模型可以有效地聯系污染物的沉降過程與化學模式，從而更加全面地體現出污染情況。使用認知計算能夠對環境污染防治管理的決策能力進行增強，將應急管理融入日常管理內容。例如，在舉辦世博會、奧運會的期間，我國環保部門已經完成豐富環境污染防治應急管理經驗的積累，在其他管理中有效地融入這部分的管理經驗，能夠使環境污染防治決策更加合理、科學。

5.4 積極融入“互聯網+”及新媒體技術，提高公眾滿意度

現有數據發布多通過文字、圖片、視頻方式傳播，屬于對受眾的單方面傳播，受眾接收信息，了解信息。為滿足社會公眾需求，提高公眾環保意識，可以利用“互聯網+”的技術，配合新媒體，應用到環境監測中去，將傳統的單方面信息傳播轉變為基于公眾需求的雙向傳播模式，配合語音識別、人工智能、云計算、云儲存技術，落實個性化的數據服務。可以構建線上的環境監督體系，轉變政府發布、公眾接收的單純模式，主張公眾參與到數據發布中去，構建以微信、微博為支持的新環境監測信息環境，實現環境監督和公眾參與的充分結合。

5.5 構建和完善污染防治的管理體系來提升防治效果

為更好地提升環境污染的防治管理效果，相關環保部門要對現階段管理模式實施改變，對大數據技術進行有效使用，結合環境污染的現狀，對環境污染的防治管理體系以及模式進行創新，使其能夠不斷適應環境污染的實時變化情況，實現對環境污染問題的有效解決，使環境污染的防治管理具有準確性和高效性。相關環保部門可以以動態分析的模型對環境污染的防治體系進行針對性構建，對大氣、土壤、水質和噪聲等方面實現全面監測與防治，并以計算機結合污染類型對防治體系實施完善，針對污染類型和情況進行應急預案的制定，且通過管理體系能夠對相關人員在環境污染的防治方面進行經驗的豐富以及業務水平的提升，從而提高環境污染的防治管理效果。

6 結語

綜上所述，為了在環境污染防治管理創新中高效地應用環保大數據，需要環保部門完成相關模型以及體系的構建，使環保大數據發揮更強的應用效果，提升數據的實效性、共享性，還應該與物聯網、互聯網、認知計算以及新媒體等技術進行有效結合，強化環保大數據的應用效果，從而更有效地防治與管理環境污染。

【參考文獻】

【1】侯青青.大數據在環保領域的創新應用[A].中國環境科學學會（Chinese Society for Environmental Sciences）.2019中國環境科學學會科學技術年會論文集（第三卷）[C].中國環境科學學會（Chinese Society for Environmental Sciences）：中國環境科學學會，2019：4.

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【3】李錕，朱珠，賴梅東.環境大數據在生態環境管理中的應用前景[J].中國戰略新興產業，2018，172（40）：20-21.

【4】苗銀家，金朔.大數據在生態環境危機治理中的應用研究[J].河北地質大學學報，2017，40（06）：54-58.

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【6】李曼，昌敦虎，周繼，等.環境管理數據在大氣污染物排源放清單編制中的應用及改進對策[J].環境保護，2019，47（15）：21-25.