卞志浩

（張家港市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇 張家港 215600）

我國(guó)正在逐步建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)，因此在社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中更加注重環(huán)境保護(hù)。而在環(huán)境污染防治中，大氣環(huán)境與人們的生活息息相關(guān)，因此大氣污染數(shù)據(jù)將極大影響生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)程。大氣污染監(jiān)測(cè)部門能夠利用有效的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)大氣污染程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效監(jiān)控大氣污染，并且進(jìn)行大氣環(huán)境污染的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。通過(guò)開展一系列監(jiān)測(cè)，大氣污染監(jiān)測(cè)部門積累了大量數(shù)據(jù)資源，這些數(shù)據(jù)一般采用聯(lián)網(wǎng)發(fā)布的形式，在日積月累的過(guò)程中逐步形成了大數(shù)據(jù)的特征，在數(shù)據(jù)規(guī)模上具有海量特征。大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，整體數(shù)據(jù)類型多種多樣，具備較高的資源價(jià)值，在大氣污染防治和大氣環(huán)境保護(hù)中可以發(fā)揮重要的作用，使人明確大氣污染防治方向。大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)受到各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息的影響，使得監(jiān)測(cè)結(jié)果具有一定誤差，并不具備相應(yīng)的準(zhǔn)確性，代表性比較差。因此，相關(guān)技術(shù)人員需要將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于大氣污染環(huán)境治理中，進(jìn)而為建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)提供助力。

信息數(shù)據(jù)在各行各業(yè)中大量產(chǎn)生，并且伴隨著傳媒的渠道推廣至全社會(huì)每一層面上，為人民的生活提供便利服務(wù)[1-2]。因此，信息存儲(chǔ)與處理功能日漸突出，環(huán)境建設(shè)部門在環(huán)境統(tǒng)計(jì)和科研過(guò)程中所累積的數(shù)據(jù)信息能夠有效用于生產(chǎn)實(shí)踐研究，人們必須提高數(shù)據(jù)信息采集和統(tǒng)計(jì)效率，進(jìn)而為大氣污染防治提供更有效的技術(shù)支撐。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于大氣監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵要點(diǎn)

1.1 秉持開放性思維，堅(jiān)持創(chuàng)新性觀點(diǎn)

為了有效發(fā)揮大數(shù)據(jù)資源所帶來(lái)的整體效應(yīng)，人們必須充分挖掘其資源價(jià)值，在整體應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)其開放性的思維。比如，在大氣污染監(jiān)測(cè)中，必須加大監(jiān)測(cè)力度，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門要將監(jiān)測(cè)結(jié)果向公眾開放，將污染程度的知情權(quán)重新賦予群眾。同時(shí)，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門需要將大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用到大氣污染防治工作中，政府部門的主要工作是搭建大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，適時(shí)引入激勵(lì)機(jī)制，將企業(yè)和個(gè)人的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備納入整個(gè)大氣污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，作為政府環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充。

政府部門需要擴(kuò)大大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)開放力度，在選擇空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)將移動(dòng)式和穿戴式設(shè)備納入整體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這種較為靈活方便的布點(diǎn)方式能夠有效解決大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)密度不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的問(wèn)題。對(duì)一些無(wú)法到達(dá)的地方，可以采用移動(dòng)設(shè)備對(duì)移動(dòng)污染源進(jìn)行有效監(jiān)控，以提高大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的有效性，提高其整體應(yīng)用性，并且數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)期間可以利用數(shù)據(jù)分析的方法，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和有效處理。

1.2 支持?jǐn)?shù)據(jù)共享的原則

大氣監(jiān)測(cè)和大氣污染防治不能僅僅依靠環(huán)境保護(hù)部門單打獨(dú)斗，其工作任務(wù)的完成需要多部門協(xié)同。在大氣污染防治中，由于污染具有移動(dòng)性，因此日常監(jiān)測(cè)面臨復(fù)雜的環(huán)境，必須加強(qiáng)數(shù)據(jù)的共享性。在較為低廉的使用成本下，數(shù)據(jù)共享可以使數(shù)據(jù)資源發(fā)揮最大的潛力，得到最大程度的利用。在大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)就如同石油資源一樣，擁有顯著的使用價(jià)值，但數(shù)據(jù)只有產(chǎn)生流動(dòng)性，通過(guò)共享，才能發(fā)揮更大的使用價(jià)值。

我國(guó)應(yīng)大力提升大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的開放性和共享性，諸多部門獲取環(huán)保數(shù)據(jù)成本過(guò)高，共享機(jī)制和合作機(jī)制還不夠顯著，因此無(wú)法滿足數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的需求。為了達(dá)到支持?jǐn)?shù)據(jù)共享的目的，相關(guān)部門必須打破壟斷，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共通，完善合作機(jī)制，突破地域限制。相關(guān)部門需要消除數(shù)據(jù)共享會(huì)給自身帶來(lái)不利影響這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，大膽摸索數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗(yàn)，只有讓數(shù)據(jù)在共享中充分流動(dòng)起來(lái)，大數(shù)據(jù)資源才能真正發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值，才能實(shí)現(xiàn)充分利用。

1.3 行業(yè)壁壘要消除

監(jiān)測(cè)人員可以利用大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)綜合治理大氣污染，如果大氣污染監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，就很難形成資源上的交換，因此獲取大氣數(shù)據(jù)資源成本比較高，無(wú)法真正達(dá)到大數(shù)據(jù)資源的共享和流動(dòng)。由于體制原因，我國(guó)環(huán)保數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化上相較發(fā)達(dá)國(guó)家落后。我國(guó)環(huán)保數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的方式各不相同。各個(gè)監(jiān)測(cè)部門出于自身考慮，往往具有不同的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)體系，導(dǎo)致環(huán)境數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，進(jìn)而影響大氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。

另外，數(shù)據(jù)采集原則不同，其劃分標(biāo)準(zhǔn)往往不統(tǒng)一，因此無(wú)法形成統(tǒng)一的測(cè)量尺度，數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)接，造成交流障礙。大氣數(shù)據(jù)在跨部門交流合作上出現(xiàn)嚴(yán)重的部門壁壘，難以有效整合，給大數(shù)據(jù)的利用帶來(lái)嚴(yán)重阻礙。因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)部門應(yīng)該推動(dòng)大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一體化，使得大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在各個(gè)部門能夠順暢流通，打破行業(yè)壁壘，形成數(shù)據(jù)模型之間統(tǒng)一的接口，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。

1.4 充分發(fā)揮數(shù)據(jù)融合的價(jià)值

大數(shù)據(jù)的價(jià)值并不在于數(shù)量，而在于流動(dòng)所產(chǎn)生的協(xié)同效果，它能夠促使數(shù)據(jù)相互融合，發(fā)揮更多的潛在價(jià)值，同時(shí)為人們科學(xué)決策提供依據(jù)。在大氣污染防治中，由于監(jiān)測(cè)數(shù)量和監(jiān)測(cè)目標(biāo)的變化，每天都會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)?？諝赓|(zhì)量預(yù)報(bào)的影響因素比較復(fù)雜，人們需要結(jié)合地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)、大氣外部觀測(cè)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，從科學(xué)角度進(jìn)行判斷。同時(shí)，人們需要采用統(tǒng)一的原則和方法來(lái)收集數(shù)據(jù)，從而形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)模型，保證空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作做到扎實(shí)有效。

從總體來(lái)看，如果大氣監(jiān)測(cè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)只是為了堆積數(shù)據(jù)，就無(wú)法創(chuàng)造更多的價(jià)值。因此，人們必須將相關(guān)數(shù)據(jù)充分融合，充分發(fā)揮其背后的價(jià)值。以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為例，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，遙感衛(wèi)星能夠分析海量數(shù)據(jù)，采用深度學(xué)習(xí)和人工智能的方法處理海量信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與驗(yàn)證，同時(shí)能夠有效補(bǔ)充測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，以提高數(shù)據(jù)整體的穩(wěn)定性。因此，遙感衛(wèi)星能夠?qū)Υ髿馕廴驹催M(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容，尋找污染源。在空氣質(zhì)量和空氣污染分析中，它能夠得到更為真實(shí)的效果，提高空氣質(zhì)量播報(bào)的準(zhǔn)確度，為防治空氣污染奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 大數(shù)據(jù)在大氣污染防治中的應(yīng)用

2.1 需要建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐逐步加快，城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)區(qū)逐步面臨深度調(diào)整的格局，使城市整體規(guī)劃趨于合理，因此城市功能布局必將發(fā)生巨大變化。這就帶來(lái)一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，原有的固定空氣質(zhì)量檢測(cè)點(diǎn)已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展需求，也無(wú)法滿足城市測(cè)量空氣質(zhì)量需求。為了得到真實(shí)、有效的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，人們必須對(duì)原有的空氣質(zhì)量檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)代改造。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以傳感器為核心，并結(jié)合現(xiàn)代傳輸工具，建立高密度、高精度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。這種監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)打破了原有固定空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的格局，將固定空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、移動(dòng)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)等結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、立體化的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量全覆蓋的目標(biāo)。以物聯(lián)網(wǎng)為中心的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量檢測(cè)的全覆蓋，使得空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)所測(cè)得的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映出所在地區(qū)的實(shí)際污染情況，通過(guò)分析大氣污染數(shù)據(jù)，判斷污染傳播的整體過(guò)程，分析污染源，及時(shí)弄清污染發(fā)生的過(guò)程。

2.2 大數(shù)據(jù)平臺(tái)的整體建設(shè)

大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，分屬于不同部門，有時(shí)大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要跨部門整合，因此人們需要制定綜合的數(shù)據(jù)分析方法，以提高數(shù)據(jù)分析的整體效率。

以往數(shù)據(jù)分析在地域上具有割裂的特性，因此數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的流動(dòng)。為了達(dá)到數(shù)據(jù)充分利用的目的，人們可以搭建大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，在共享平臺(tái)中維護(hù)和處理數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的利用效率。為了儲(chǔ)存大數(shù)據(jù)，必須建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和管理，建立大數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

2.3 構(gòu)建數(shù)字化污染防治模型

要想準(zhǔn)確獲得大氣污染數(shù)據(jù)，人們就必須構(gòu)建精密的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)精確計(jì)算來(lái)獲得大氣污染的真實(shí)數(shù)據(jù)，提高大氣污染防治的準(zhǔn)確性。值得注意的是，大氣污染能夠與其他各種污染發(fā)生耦合反應(yīng)，從而影響自身防治，使得數(shù)字模型在大氣污染防治中的作用更加明顯。我國(guó)對(duì)大氣污染防治模型的研究起步較晚，很難短期內(nèi)通過(guò)科學(xué)技術(shù)手段構(gòu)建大氣污染防治體系，因此在建立模型時(shí)必須克服相應(yīng)的誤差，有效優(yōu)化空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)模型。如果采用大數(shù)據(jù)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)體系，就能有效解決參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)自適應(yīng)函數(shù)直接修改參數(shù)，同時(shí)能將數(shù)據(jù)長(zhǎng)期優(yōu)化，尋找現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)和隸屬數(shù)據(jù)的關(guān)系，并且通過(guò)實(shí)際模型找到統(tǒng)計(jì)誤差，探尋解決誤差的辦法。

3 案例研究

一般來(lái)說(shuō)，影響大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)檢測(cè)和智能診斷的主要是數(shù)據(jù)結(jié)果，因此人們必須考慮大氣數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)測(cè)試的整體性能。本文簡(jiǎn)要概述了HBase數(shù)據(jù)查詢性能測(cè)試表（見表1）和HBase數(shù)據(jù)導(dǎo)入性能測(cè)試表，分析了HBase大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

表1 HBase數(shù)據(jù)查詢性能測(cè)試

圖1為性能測(cè)試圖，由此可以看出，隨著導(dǎo)入數(shù)據(jù)的逐漸增加，導(dǎo)入批量數(shù)據(jù)的時(shí)間逐漸增加，但是千萬(wàn)級(jí)的數(shù)據(jù)仍然維持在秒一級(jí)。

圖1 數(shù)據(jù)測(cè)試的整體性能

4 結(jié)論

本文介紹了環(huán)境保護(hù)視角下大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與智能診斷的分析技術(shù)，并且基于HBASE技術(shù)介紹了環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程和診斷效果，希望為相關(guān)研究人員提供有益參考。