大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境領域的應用綜述

楊青

摘要：現(xiàn)階段來看，我國信息技術水平正在不斷提升，各種信息技術的衍生技術在我國應用也越來越廣泛，在實際應用的過程中發(fā)揮出了較為理想的效果。對于大數(shù)據(jù)技術來說，其屬于現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)信息時代所誕生的重要技術手段之一，可以實現(xiàn)對多類型、多來源數(shù)據(jù)的高效處理。目前來看，大數(shù)據(jù)技術在我國生態(tài)環(huán)境領域的應用也受到了廣泛關注，但是其在中國生態(tài)領域的應用依然處于初級階段，相關經(jīng)驗較為有限，但是無論如何，其對促進我國生態(tài)環(huán)境領域的和諧發(fā)展起到了積極作用?；诖?，本文也嘗試對大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境領域的應用情況進行了深入分析。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)技術;生態(tài)環(huán)境領域;應用分析

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）03-0023-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

對于大數(shù)據(jù)技術來說，其主要分為數(shù)據(jù)產(chǎn)品、處理過程以及認知過程3個層次，這3個層次都有自身重要功能。對于數(shù)據(jù)產(chǎn)品來說，其主要特征體現(xiàn)在容量大、類型多，并且具有較高的實踐應用價值;而對于處理過程來說，其主要是對海量的信息數(shù)據(jù)進行采集、存儲以及分析，這一系列環(huán)節(jié)的時限使得數(shù)據(jù)可視化程度明顯提升;對于認知過程來說，主要是指通過數(shù)據(jù)處理來者對其全新的認知，從而使得數(shù)據(jù)價值得到體現(xiàn)，改變以往對于類似數(shù)據(jù)信息的認知結(jié)構(gòu)。將大數(shù)據(jù)技術應用到我國生態(tài)環(huán)境領域之后，標志著我國生態(tài)學的發(fā)展進入了一個新的階段，而大數(shù)據(jù)技術的研發(fā)廣度也有了一定提升。對于傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息來說，往往體現(xiàn)出了一定的無序性以及孤立性，這也使得生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)分析工作的開展質(zhì)量很難得到保證，也對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價以及管理工作的展開產(chǎn)生了較大阻礙。而隨著我國生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術體系的發(fā)展，可以實現(xiàn)多來源以及多類型生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析，在一定程度上促進了我國生態(tài)環(huán)境保護工作的開展。

1 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術體系簡析

1.1 大數(shù)據(jù)采集技術

對于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術體系來說，大數(shù)據(jù)采集技術是其中的重要組成部分，其主要包括衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、射頻識別系統(tǒng)以及移動平臺等，通過上述幾個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。隨著現(xiàn)階段我國信息技術水平的不斷提升，在數(shù)據(jù)采集方面所應用的技術也越來越先進，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)采集獲取方式變得更加多樣化，所采集的數(shù)據(jù)種類主要包括衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、地面監(jiān)測數(shù)據(jù)以及地理信息數(shù)據(jù)等。在實際展開生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集工作的時候，遙感技術的使用頻率最高，遙感技術的應用可以使空間信息在生態(tài)環(huán)境領域發(fā)揮出獨特作用，構(gòu)建起覆蓋全球的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測以及地面監(jiān)測[1]。而對于其中的地面監(jiān)測網(wǎng)絡來說，主要包括全球環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡以及氣象站監(jiān)測網(wǎng)絡。地面氣象站監(jiān)測網(wǎng)絡中會涉及多種數(shù)據(jù)來源，并且要對超過3萬個氣象站點進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，會覆蓋多個國家以及地區(qū)，可以實時獲取氣壓、風向、風速以及溫度等信息;而對于全球環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡來說，其主要涵蓋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測以及網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)測兩個方面，所收集到的數(shù)據(jù)信息可以實現(xiàn)對水生態(tài)以及陸地生態(tài)情況的分析，同時也可以實現(xiàn)對環(huán)境質(zhì)量以及環(huán)境污染程度的深入分析。整體來看，大數(shù)據(jù)采集技術在我國的應用建立了世界范圍的環(huán)境數(shù)據(jù)收集平臺，從而可以更好地應對現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境變化情況，這也使得大數(shù)據(jù)采集技術的價值得到了充分發(fā)揮[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)處理技術

現(xiàn)階段來看，大數(shù)據(jù)處理技術在我國應用范圍越來越廣，在生態(tài)環(huán)境領域的應用發(fā)揮出了理想效果，由于生態(tài)環(huán)境領域的數(shù)據(jù)來源具有多樣化的特點，所以其數(shù)據(jù)類型以及處理方法往往千差萬別，所涉及的大數(shù)據(jù)處理技術流程也有較大差別，通常情況下可以將其劃分為獲取、集成以及分析3個階段;也有一部分行業(yè)內(nèi)部的專家學者將其劃分為了采集預處理、儲存、分析以及可視化4個階段。在對大數(shù)據(jù)處理技術進行應用的時候，數(shù)據(jù)儲存管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)深入處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)整合挖掘系統(tǒng)發(fā)揮出了重要作用。對數(shù)據(jù)儲存管理系統(tǒng)來說，其是展開生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)處理的基礎，其運行過程中很好地體現(xiàn)出了兼容性以及拓展性，同時其運行穩(wěn)定性較高，在運行過程中往往不會受到外界因素的影響[3]。最具有代表性的文件系統(tǒng)是HDFS以及GFS，這兩個文件系統(tǒng)在實際應用的過程中發(fā)揮出了較為理想的效果，雖然數(shù)據(jù)來源較為復雜，并且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有多樣化特點，但是數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)應用上述兩種文件系統(tǒng)之后，便可以在較短時間內(nèi)對數(shù)據(jù)來源以及結(jié)構(gòu)進行明確，從而展開預處理工作。由于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)具有一定的復雜性以及特殊性，因此在展開行分析的時候，應該注意將多種模式進行有效結(jié)合，利用現(xiàn)階段先進的統(tǒng)計分析以及地理信息等算法，保證最終所得數(shù)據(jù)的科學性以及準確性。

2 大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境領域的實踐應用分析

2.1 在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價中的應用

將大數(shù)據(jù)技術應用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價中之后，可以實現(xiàn)對相關數(shù)據(jù)的長期監(jiān)測以及自動傳輸，在這一過程中，大數(shù)據(jù)技術中的在線監(jiān)測系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)揮出了重要作用。大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展與現(xiàn)階段我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的實際需求情況較為符合，使得生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的宏觀結(jié)構(gòu)要求得到滿足，能夠準確監(jiān)測到水文、氣象環(huán)境污染因素等等[4]。但是很多時候監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部的環(huán)境變化較為復雜，這也使得在線監(jiān)測數(shù)據(jù)量更大，大數(shù)據(jù)技術的應用實現(xiàn)了對水文、水利以及氣象環(huán)境等多個領域數(shù)據(jù)的監(jiān)測，監(jiān)測是通過無線傳感網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，具有較強的動態(tài)性，同時也保證了最終監(jiān)測結(jié)果的精準程度。

大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價中應用優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個方面：首先，明顯提升了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測有效性。將大數(shù)據(jù)技術應用到大區(qū)域的環(huán)境污染數(shù)據(jù)分析中之后，提升了數(shù)據(jù)分析效率，可以實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的高速處理，并且能夠顯示出較為準確的環(huán)境質(zhì)量評價指數(shù)，這在很大程度上突破了傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方式的限制，促進了我國生態(tài)環(huán)境領域的快速發(fā)展;其次，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的優(yōu)化分析。大數(shù)據(jù)技術在我國生態(tài)環(huán)境領域中的應用主要是依靠計算機軟件來對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行優(yōu)化分析，一般情況下會考慮應用監(jiān)測預警的診斷方式，對于此種診斷方式來說，實現(xiàn)了對以往噪聲大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺的優(yōu)化，同時也建立起了更為完善的水利以及土壤數(shù)據(jù)分析庫[5]。大數(shù)據(jù)技術的應用實現(xiàn)了對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及影響因素的跟蹤監(jiān)測、評價，可以結(jié)合現(xiàn)階段全球土地數(shù)據(jù)實際情況進行信息數(shù)據(jù)處理分析，結(jié)合所監(jiān)測區(qū)域的氣候條件、社會條件以及經(jīng)濟條件等等多方面因素來構(gòu)建起大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)對該地區(qū)土地生態(tài)變化影響因素的深入分析。

與此同時，大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價中的應用，也體現(xiàn)出了一些不足之處，隨著現(xiàn)階段我國對生態(tài)環(huán)境保護要求標準的不斷提高，很多所得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)往往缺乏有效整合和分析，并且最終的評價效率很難得到保證，這也使得部分領域與之相關的、有價值的數(shù)據(jù)沒有得到及時開發(fā)[6]。

2.2 在模擬預測中的應用

大數(shù)據(jù)技術在現(xiàn)階段我國生態(tài)環(huán)境領域的模擬預測中應用越來越廣泛，主要是通過大數(shù)據(jù)技術與生態(tài)環(huán)境專業(yè)模型的結(jié)合來實現(xiàn)對不同區(qū)域環(huán)境污染情況的預測以及預警，尤其對于那些影響因素較多的地區(qū)來說，由于其動態(tài)變化復雜程度較高，應用傳統(tǒng)監(jiān)測評價方式往往很難取得理想效果，而應用模型模擬的方式，可以使水和大氣環(huán)境預測預警以及風險評估工作的開展更加順利。對于，模型模擬預測來說，在實際展開的過程中會涉及氣象、水文、水動力、輻射以及對流等多個方面的數(shù)值確定，可以有效掌握較為復雜的空間變化，是現(xiàn)階段我國應用的重要預測預警手段。

大數(shù)據(jù)技術在模擬預測中的應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩個方面：首先，提升了模擬精度以及預測效率?，F(xiàn)階段，生態(tài)環(huán)境部門聯(lián)合微軟公司開發(fā)了城市大氣主要污染物時空分布大數(shù)據(jù)模型，可以實現(xiàn)對空氣質(zhì)量、道路結(jié)構(gòu)、交通流以及氣象條件等多種數(shù)據(jù)的預測。此外，北京市政府還聯(lián)合IBM公司開發(fā)了“綠色地平線”平臺，其是以大數(shù)據(jù)技術作為基礎前提，實現(xiàn)了對區(qū)域內(nèi)部企業(yè)排放情況的數(shù)據(jù)化總結(jié)，并且能夠?qū)@些數(shù)據(jù)信息進行深入分析，從而高精度地預報未來72h內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量。由此可以看出，大數(shù)據(jù)技術在模擬預測中的應用不僅提升了模擬精度，同時也進一步提升了預測效率，這也使得其在行業(yè)內(nèi)部應用范圍不斷拓展;其次，實現(xiàn)了區(qū)域污染動態(tài)預警。大數(shù)據(jù)技術的應用，實現(xiàn)了區(qū)域范圍內(nèi)污染情況的實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)污染程度超出標準值，便可以在第一時間發(fā)出預警，從而保證了預警的實時性。

大數(shù)據(jù)技術在模擬預測中的應用也體現(xiàn)出了一些不足之處，主要表現(xiàn)在利用大數(shù)據(jù)技術進行數(shù)據(jù)采集以及傳遞的時候很可能會產(chǎn)生信息滯后的現(xiàn)象，嚴重的還可能導致數(shù)據(jù)缺失。

3 結(jié)束語

總之，大數(shù)據(jù)技術在我國生態(tài)環(huán)境領域的應用還處在推廣階段，整體來看應用效果較為理想，無論是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評價中的應用，還是在模擬預測中的應用，都體現(xiàn)出了此項技術的價值。但是與此同時，我們也發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術在生態(tài)環(huán)境領域的應用尚且存在一些需要不斷完善的地方，我國相關技術人員應該進一步提升大數(shù)據(jù)技術與生態(tài)環(huán)境領域融合開發(fā)研究的力度，從而促進我國生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】