基于環境影響評價的數字化智慧環境管理系統設計與實現

肖何欣，相景昌，楊青云

（廣東智環創新環境科技有限公司，廣東 廣州 510045）

0 引言

隨著移動互聯網、云計算及物聯網等信息技術和服務業態的發展，生態環境大數據作為新一代環境管理手段，在生態環境管理領域的建設與應用日益受到關注。2016 年，原國家環境保護部印發了《生態環境大數據建設總體方案》（環辦廳〔2016〕23 號），為生態環境保護領域開展大數據建設及應用提供了政策支持和技術框架，并明確環境影響評價大數據是生態環境大數據建設的重要內容之一[1]。

環境影響評價（簡稱環評）是發展中守住綠水青山的第一道防線，集成并產生了大量與生態環境、資源、產業、技術等相關的數據。借助大數據手段，統籌數據資源整合集中和動態更新，破除數據孤島，形成全要素、全區域、長時序、多行業的生態環境數據庫，為區域、產業園區和行業環境管理提供數據支撐，特別是對促進生態環境綜合決策支持、數據資源全面整合共享具有重要現實意義[2-4]。

為此，筆者基于環評中對生態環境準入的分析思路、產業園區和企業環境管理的有關要求，通過數據規范化采集、綜合分析、整理和集成，建立了區域、產業園和企業層面的生態環境數據庫，建成了數字化智慧環境管理系統，實現了生態環境數據成果共享、創新應用服務，以期為環評及產業園環境管理工作提供技術支撐。

1 研究意義

（1）破除環評行業數據孤島難題，提升環評工作質量及效率。環評工作涉及的數據復雜多樣，不僅僅涉及生態環境領域，還涵蓋國土、林業、水利、海洋、交通、農業、規劃等領域。相關數據格式上無檔案管理規范，部門間數據分散零落，環評數據“孤島”林立，數據質量存在一定不確定性，難以適應和滿足新時期環評工作需求。因此，建設環評大數據管理系統，拓寬獲取渠道，創新集方式，形成全要素、全區域、長時序、多行業的數據資源，提高數據質量，深入挖掘數據價值，提升環評工作質量及效率。

（2）提升產業園區環境管理水平，減污降碳、綠色發展。產業園區是促進產業集聚發展的重要平臺，已成為各地經濟快速發展的重要助推器。政府越來越重視園區環境保護工作，具體表現為：①要求科學規劃及依法開展規劃環評，落實園區“三線一單”管控；②嚴格建設項目環境準入，加強規劃環評與項目環評聯動；③加強園區環保基礎設施建設，提升區域及企業污染治理能力；④要求健全園區及企業環境管理，強化環境監督管理；⑤完善各級環境風險防控及聯動，確保區域生態環境安全。園區環境管理數據涉及區域、園區及企業層面，數量較多，因此，以提高園區環境管理水平為出發點，建立數字化環境管理系統，搭建“一園一檔”“一企一檔”，實現園區生態環境數據動態管理，對提高園區智慧化管理水平、減污降碳和綠色發展具有重要意義。

（3）積極響應國家生態環境大數據建設要求，助力數字政府服務系統。近年來，國家高度重視生態環境大數據在推進生態文明建設中的地位和作用，各級政府紛紛圍繞生態環境管理、污染物統計、環境質量監測等方面探索開展生態環境大數據的建設，但尚在起步階段，存在一定的不足。因此，結合環評及環境管理實際需求，充分整合生態環境數據，實現數據資源化利用，可更好地服務于生態環境保護宏觀管理和環評行業發展。

2 系統總體架構與組成

2.1 設計思路

系統基于J2EE 技術架構的分布式系統，采用B/S架構，結合環評中對生態環境準入的分析思路、產業園區環境管理的有關要求，助力提高工業園區綠色發展水平，以生態環境空間數據為基礎，通過數據規范化采集、綜合分析、整理和集成，建立了區域、產業園區和企業層面的生態環境數據庫，建成了數字化智慧環境管理系統。系統以“一庫一圖多應用”為建設思路，功能設計上由空間數據、法規政策、智慧園區三個管理模塊組成。

2.2 數據類型

生態環境數據分類方法很多。筆者基于環境影響評價及區域環境管理角度，按照支撐數據、業務數據和管理數據進行分類說明。其中，支撐數據根據國家環評技術導則，進一步分為環境功能區劃數據、生態環境敏感區數據、環境基礎數據等，這些數據表達形式多為矢量數據，具備空間屬性，如地表水、海水、地下水、大氣、噪聲等相關要素的功能區劃，生態保護紅線、自然保護區、森林公園、風景名勝區、飲用水水源保護區等法定生態環境敏感區域，地形、水文、氣象、監測站點以及企業分布、重點排放源、產業園等相關基礎數據。業務數據主要是來源于環境影響評價及區域環境管理工作中，包括“三線一單”與環境準入、環境監測數據、清潔生產數據、環境風險防控、資源能源消耗、污染防治設施、環境基礎設施、污染物排放及碳排放等數據，表達形式多為統計數據、文字報告、圖件及視頻等。管理數據多為管理文件，包括環境管理法律法規、政策要求、標準規范等，可用于研判環境管理趨勢。就環境管理決策而言，單個數據往往難以發揮作用，而對海量數據進行整合、提煉和挖掘，則能夠充分發揮其對環境保護管理決策的支撐作用。

2.3 總體架構

系統從基礎設施、數據傳輸、業務應用等多個層面進行設計，采用“六橫兩縱”的總體架構，其中，“六橫”包括基礎層、數據層、平臺層、服務層、應用層和展現層，“兩縱”包括安全管理體系及運維管理系統和技術與業務標準規范體系。其中，“六橫”各層的巨日內容如下。

①基礎層包括硬件、操作系統、網絡等基礎設施，為系統應用提供各類軟、硬件基礎設施支撐。②數據層主要實現通過整合各類基礎地理信息數據、生態環境數據、環境評價業務數據、運維管理數據等，建立生態環境評價數據庫。③平臺層包括數據庫管理系統、基礎地理信息系統、物聯管理系統、網絡爬蟲系統和共享服務系統，主要提供平臺系統支撐。④服務層主要是基于平臺層和數據層，為上層應用提供空間數據管理服務、空間數據統計服務、空間數據分析服務、空間數據渲染服務、網絡爬蟲服務、全文索引和檢索服務和系統運維服務等。⑤應用層直接面向各類用戶提供系統應用服務，包括生態環境一張圖展示及查詢、法律法規政策文件應用、產業園區數據管理應用和系統運維管理4 大應用模塊。⑥展現層是系統應用的展現形式，主要是實現在PC 瀏覽器和大屏上的展示應用。系統總體架構如圖1 所示。

圖1 系統總體架構

2.4 主要功能

系統包括空間數據、法規政策、智慧園區3 大數據管理模塊組成：①空間數據管理模塊，主要為高效解決目前行業內環境空間數據分散、不標準規范等問題，采用2000 國家大地坐標系，對接集成國家地理信息公共服務平臺天地圖矢量電子地圖服務數據，建立生態環境空間資源目錄體系，實現空間地理信息可視化展示，實現矢量數據和屬性數據能夠在線整合、動態更新，以及提供靈活多樣的空間分析及統計功能，輔助用戶在開展環評等生態環境咨詢工作中，快速、準確查詢，判斷項目選址選線或行業類型是否符合空間管控要求，提高生態環境咨詢行業工作效率。②法規政策管理模塊，以海量的法規政策文件、環保關注網站實時動態等為依托，建立環保文件檔案庫，實現生態環境部門網站及相關環保網站信息動態查詢；基于語義理解、分詞技術、全文檢索等綜合技術，根據用戶的提供關鍵詞及指標，對文件關鍵內容進行提取，輔助用戶快速查詢。③智慧園區環境管理模塊，以工業園為核心，整合銜接各環境管理要素，涵蓋園區規劃環評、“三線一單”、環境準入、污染治理、環境監測、環境風險、污染物排放及碳排放等方面，形成“一園一檔”“一企一檔”動態管理檔案，開創“精細化”管理模式，形成系統完整、數據清晰、監管有效的工業園環境管理新格局。

3 系統相關技術與應用

3.1 關鍵技術

生態環境數據具有一定的多樣性和復雜性，涉及多領域、多部門和多源數據。對不同類型的生態環境數據進行規范整合、連接、共享和創新應用，方能充分挖掘數據價值。

基于空間地理信息的多源異構數據資源集成技術。生態環境數據既包括環境功能區劃、生態環境敏感區、環境基礎數據等空間資源數據，也包括企業、產業園環境管理業務信息數據，還涉及了法規政策、標準規范、調查評估報告等非結構性文件資源數據，數據來源多、類型不一，系統借助于地理信息技術，實現了多源異構數據的無縫集成，建立了各類生態環境空間目錄體系及數據庫，實現了數據共享與更新。

大數據量的存儲與快速處理技術。系統涉及存儲大量的空間地理信息數據，無論是基于矢量結構還是基于柵格結構，對于不規則地學對象的精確表達都會遇到大數據量的存儲與處理問題。除了在硬件上靠計算機廠商生產大容量存儲設備和快速處理器外，還應該研究軟件方面的算法以提高效率。系統根據不同條件，提供各種高效數據模型設計、并行處理算法、小波壓縮算法及在壓縮狀態下的直接處理分析。

基于多類型用戶的精細化功能和數據權限管理技術。系統全面考慮了不同用戶的需求，以應用為中心進行統一數據管理和調度，做好基于用戶的細粒度功能授權和數據授權，做好底層的用戶權限驗證機制，防止跨用戶越界使用平臺功能及數據，保障系統數據安全。

3.2 技術應用

（1）生態環境空間數據資源整合、查找、共享。基于統一的地理坐標系，實現對分散、異構的生態環境空間基礎數據、業務數據及管理數據快速整合、接入，提供基于空間的數據瀏覽、查詢、統計分析等功能，推動數據資源共享服務。

（2）生態環境數據地圖發布服務。系統支持生態環境空間數據及業務數據的地圖展示與服務發布，支持添加天地圖、遙感地圖等作為底圖，支持添加并實現在線上傳數據的制圖與再發布，支持添加多種類型標注服務，支持對場景進行瀏覽、查詢、分析、在線共享等操作。

（3）生態環境數據可視化更新服務。系統提供各類數據在線接入、數據流服務接入、交互式數據可視化等服務，實現多種常用地理空間格式數據的導入和導出，實現環評大數據的增量和全量更新，實現基于地圖的可視化空間數據圖形編輯和屬性編輯功能，滿足生態環境數據各種場景的更新需求。

（4）生態環境數據綜合門戶管理服務。系統實現根據不同的業務應用場景自定義疊加組合所需資源，快速構建滿足不同生態環境業務場景需求的專題地圖，支持專題地圖的在線調用和輸出應用。提供支持可視化的門戶定制、選擇性的門戶站點配置、對門戶平臺中內容的監控統計等服務。

（5）智能化的生態環境法律法規全文檢索能力。系統支持當前生態環境法律法規主流格式文件的管理、識別、索引以及檢索功能，提供基礎檢索和高級檢索兩種模式，支持內容標識和上下文內容摘取兩種方式的檢索文件導出功能。

（6）支撐產業園區生態環境保護管理工作。系統搭建了“一園一檔”“一企一檔”數據管理系統，提供產業園各類環境信息快速查閱、統計分析等服務，為產業園環境問題研判、減污降碳及綠色發展等提供數據支撐。

4 結語

本系統致力于破解環評數據工作中存在的難點，對海量生態環境數據資源進行成果轉化和集成管理，創新應用于建設項目生態環境空間準入、產業園區環境管理等工作，為環保行業的數字化轉型提供研究基礎。今后的建設及應用發展方向如下。

（1）面向生態環境部門提供數據集成和技術共享，提高數據收集、分析的效率和準確性。精準、高效識別項目周邊環境和生態敏感點情況，科學研判現有項目存在的問題及擬建項目對周邊環境的影響，有效避免項目實施后對環境造成的污染，為環境管理的科學決策提供支撐。

（2）面向環評等環保咨詢單位，進一步研究整合多級別、跨行業的生態環境空間數據資料，提供數據查詢服務，以及滿足各類業務場景需求的地圖服務，提高工作效率和質量。

（3）面向產業園區，搭建綜合信息管理系統，實現了園區生態環境準入、污染物治理及排放情況、環境基礎設施建設運營、環境風險防控等全方位整合，為園區規劃布局、產業環保準入、減污降碳等提供科學建議。